Задачи по определению технологических характеристик экскаваторов и скреперов при разработке грунта

 

3.6 ПРИМЕР: Определить наибольшую возможную ширину котлована глубиной h - 3,5 м при разработке его драглайном Э-651 (стр. 49 ЕНир сб.2) на транспорт. Драглайн используется со стрелой длиной 10,0 м, наклоненной под углом α= 300. Рабочие передвижки производятся на наибольшую возможную величину.

Угол боковых откосов забоя φ1 принят 600, угол торцового откоса забоя φ2 = 450 (рисунок 3.25).

Рисунок 3.25 – Схемы работы экскаватора - драглайн в забое

 

РЕШЕНИЕ: Согласно данным Приложения Ж4, наибольший практически применяемый радиус резания А - 10,3 м, наименьший радиус резания на уровне стоянки Dст = 3,0м.

Наименьший радиус резания на уровне дна забоя определяется по формуле:

 

(3.21)

 

где = наименьший радиус резания в забое; h – глубина котлована; - тангенс угла наклона откоса торцевого забоя. = 3,0 + 3,5 × = 6,5 м. Наибольшая возможная длина рабочей передвижки будет равна: Лп = А - = 10,3 – 6,5 = 3,8 м.

Наибольшая возможная ширина проходки экскаватора равна:

 

(3.22)

 

где – - ширина забоя на уровне стоянки и равняется: 2√10,32 – 3,82 = 19,16 м. Расчет ширины забоя на уровне подошвы определяем по формуле:

 

, (3.23)

где – - ширины забоя на уровне подошвы; - котангенс угла наклона откоса бокового забоя. Расчетным путем определяем 2 × (19,16:2 – 3,5 × ) = 15,16 м. Забой торцовый, симметричный, размеры забоя и ширина проходки показаны на рисунке 3.25.

Задача 3.6 Решить предыдущую задачу с изменением ее условий согласно вариантам, приведенным в таблице 3.8.

 

Таблица 3.8 – Основные данные для определения количества циклов

 

Вариант Марка экскаватора h, м , град. , град. , град.
Э-651 2,5
Э-1251 3,5
Э-1252 4,0
Э-2001 3,8
Э-1004 1,9
Э-651 2,9
Э-1252 4,2
Э-2001 3,9
Э-1004 2,6
Э-651 2,8
Э-1004 2,7

 

3.7 ПРИМЕР: Определить техническую и эксплуатационную произ­водительность экскаватора — прямой лопаты с емкостью ковша q1 = 1,0 т3 при разработке тяжелой глины (по труд­ности разработки экскаваторами грунт III группы) с погруз­кой на автомобили. Высота забоя нормальная. Угол поворота экскаватора при работе α = 135°.

Задача: Определить необходимое количество автомобилей — самосвалов для отвозки грунта на расстояние L = 4 км по дорогам III класса за пределами города.

РЕШЕНИЕ: Техническая часовая производительность одноковшо­вых экскаваторов Ртех определяется по формуле:

 

(3.24)

 

где - практическая продолжительность одного цикла эк­скаватора в сек; q1 — геометрическая емкость ковша в м3; Кр — коэффициент, учитывающий разрыхление грунта; Кп — коэффициент, учитывающий неизбежные потери времени во время работы на передвижки экскава­тора; Кн — коэффициент наполнения ковша.

Согласно данным приложения 15, для условий задачи = 34 сек; q1 = 1,0

м3; Кр = 1,33; Кн = 0,96; Кп = 1,0. Подставляя эти значения получим: (3600 × 1,0 × 1,0 × 0,96) : (34 × 1,33) = 76,4 м3.

Эксплуатационную производительность за одну смену определяем по формуле:

 

(3.25)

 

где производительность за одну смену (7 часов) в м3; Кэ – коэффициент, учитывающий организационные потери времени Кэ = 0,78 (см. приложение 15).

Тогда Рэ = 76,4 × 7 × 0,78 = 417 м3.

Согласно приложению 17, в сочетании с экскаватором емкостью ковша 1,0 м3 рекомендуется применять автомобили самосвалы грузоподъемностью 5—10 т. Принимаем автомо­биль Урал 55571-40.

Искомое количество автомобилей, необходимое для обе­спечения бесперебойной работы экскаватора, определяется по формуле:

 

(3.26)

 

где - продолжительность цикла работы автомобиля в мин; tн – продолжительность нагрузки автомобиля экскавато­ром, в мин.

Согласно данным приложения 18, объем глинистого грунта в кузове автомашины — автосамосвала Урал 55571-40 (грузоподъемность 10,0 т) равен 7,0 м3 (в плотном теле).

Объем грунта в ковше экскаватора, емкостью 1,0 м3 со­ставит 0,77 м3 (см. приложение 19); число ковшей грунта, потребных для погрузки в кузова автосамосвала равно 7,0 : 0,77 = 9,09 или 9 ковшей. При этом вес загружаемого грунта составит 1,38 × 9 = 12,5 т. Самосвал работает с перегрузкой на 25%,что недопускается (Справочник по земляным работам – перегруз не более 5%, недогруз – не более 10%). Необходимо определить грузоподъемность самосвала с перегрузом в 5%. Получается 10,5 т, откуда количество ковшей равно 10,5 : 1,38 = 7,8 или 8 ковшей.

Погрузка самосвала неполными ковшами является неэко­номичной, и ее следует избегать. Продолжительность погрузки одного автосамосвала можно определить, исходя из определенной выше продолжитель­ности цикла ковша экскаватора, равной 34 сек. tп = (34 × 8) : (0,96 × 60) = 4,7 мин.

Продолжительность разгрузки самосвала tp равна 4,5 мин (см. приложение № 8).

Расчетная скорость автомобиля для грунтовых дорог за городом, согласно данным приложения 4, равна υ = 25 км/час или = 415 м/мин. Тогда tц = tн + tp + 2L : υ = 4,7 + 4,5 + (2 × 4000) : 415) = 28,5 мин. Определяем количество машин N = 28,5 : 4,7 = 6,04 или 6 машин. Принимаем 6 машин.

 

Задача 3.7 Решить предыдущую задачу с изменением ее условий согласно вариантам, приведенным в таблице 3.9.

 

Таблица 3.9 – Основные данные для определения количества машин

 

Вариант Емкость ковша экскаватора, м3 Группа грунта по трудоемкости разработки , град. L, км Класс дороги
0,8 I I в городе
1,25 I I за городом
2,0 II II в города
0,8 II II за городом
1,25 II II в городе
0,8 III III за городом
1,25 III III в городе
2,0 II II за городом
0,8 II II в городе
1,25 I I за городом
0,8 I I в городе

 



3.8 ПРИМЕР: 1.Определить наибольшую ширину лобовой проходки при работе экскаватора прямой лопаты Э-1251 емкостью ковша 1,25 м3 при угле наклона стрелы 45°.

2.Определить наибольшую ширину проходки того же экскаватора при боковой проходке.

РЕШЕНИЕ: 1.Наибольшая ширина проходки В экскаватора при лобо­вом забое при обычном способе с перемещением экскаватора Э-1251 по прямой (рис. 16) определяется по формуле:

 

(3.27)

 

где В1 – наибольшее расстояние от оси перемещения экска­ватора до верха бокового откоса в м; Лn – длина рабочей передвижки экскаватора (см. приложение 16) в метрах и равна 2,5 м; D – наибольший практический радиус резания в м.

Согласно указаниям инструкции по производству и при­емке работ, выполняемых одноковшовыми экскаваторами, наибольший практический радиус резания не должен превышать 0,9 его паспортной величины для данного экскава­тора. При этом увеличиваются усилия на зубьях ковша и скорость подъема ковша, вследствие чего уменьшается про­должительность резания, что сокращает цикл работы в целом.

 

Рисунок 3.26 – Схемы работы экскаватора прямая – лопата в забое: а – при лобовой проходке; б – при боковой проходке.

 

Согласно данным приложения 16А наибольший радиус резания D = 9,8 ×0,9 = 8,8 м. По формуле (3.12) определяем = В = 2× = 16,86 м. Наибольшее расстояние от оси движения экскаватора до подошвы бокового откоса забоя будет равно В'ст. Эта вели­чина – наибольший практический радиус резания на уровне стоянки. Согласно предыдущему примечанию о радиусе ре­зания и приложению 16 В'ст = 6,4 ×0,9 = 5,8 м.

Наибольшая ширина лобового забоя на уровне стоянки экскаватора будет равна Вст = 2 × В'ст = 2 × 5,8 = 11,6 м.

2.Наибольшая ширина проходки экскаватора В при бо­ковом забое, согласно схеме на рисунке 3.6, будет равна В = В' + В". В' – определяется как по предыдущему расчету; В' = 8,43 м. В''ст = В'ст : 2 = 4,12 м.

Полная наибольшая ширина проходки при боковом забое составит - В = 8,43 + 4,12 = 12,55 м.

Задача 3.8 Решить предыдущую задачу с изменением ее условий согласно вариантам, приведенным в таблице 3.10.

 

Таблица 3.10 – Основные данные по экскаваторам

 

Вариант Марка экскаватора Угол наклона стрелы, град. Вариант Марка экскаватора Угол наклона стрелы, град.
Э-651 Э-651
Э-1251 Э-1252
Э-1252 Э-2001
Э-2001 Э-1004
Э-1004 Э-651

 

3.9 ПРИМЕР:В инструкциях рекомендуется место стоянки автомобиля при его нагрузке располагать не прямо против экскаватора (на рисунке 3.27 б, позиция a), a несколько впереди по направлению движения экскаватора с тем, чтобы уменьшить угол поворота стрелы (рис. 3.27,а, позицияс).

 

 

 

Рисунок 3.27 – Схемы расположения автомобиля-самосвала у забоя:

а) впереди экскаватора прямая лопата; б) прямо против экскаватора прямая лопата

 

При правильном расположении автосамосвала, показанном на рисунке 3.27, а, угол поворота сокращается примерно на 45°.

ЗАДАЧА: Определить, насколько повышается производительность экскаватора при правильном расположении автомобиля. Условия работы следует принять аналогичные примеру 3.8.

РЕШЕНИЕ: Согласно приложению 15, рабочий цикл экскаватора Э-1004 емкостью ковша 1м3 при уменьшении угла поворота на 45° сокращается на величину равную 28 - 26 = 2 мин, при этом сокращение продолжительности цикла, а следовательно,и увеличение про­изводительности в процентах будет определено как (2 × 100) : 26 = 8%.

 

Задача 3.9 Решить предыдущую задачу с изменением ее условий согласно вариантам, приведенным в таблице 3.11.

 

Таблица 3.11 – Основные данные экскаваторам

 

Вариант Марка экскаватора Угол наклона стрелы, град. Вариант Марка экскаватора Угол наклона стрелы, град.
Э-651 Э-651
Э-1251 Э-1252
Э-1252 Э-2001
Э-2001 Э-1004
Э-1004 Э-651

 

3.10 ПРИМЕР:Запроектировать состав машин и механизмов по принципу комплексной механизации для планировки участка скрепером МоАЗ-60148, емкостью ковша 11,0 м3, двигатель ЯМЗ-238АМ2, мощностью 165,4 кВт.

1. Подобрать трактор для передвижения скреперов;

2. Определить необходимое количество скреперов;

3. Подобрать плуг для рыхления грунта;

4. Подобрать катки для уплотнения грунта.

Участок имеет прямоугольную форму. Объем срезки грунта = 60000 м3.Средняя длина перемещения грунта L1=250 м.

Средняя длина проходки плуга при рыхлении грунта L2=200 м. Грунт -тяжелый суглинок относится ко II группе грунтов.

Общая продолжительность земляных работ должна быть не более 3 месяцев. Работа производится в 2 смены.

РЕШЕНИЕ: 1.Определяем техническую часовую производительность скрепера в м3/час.

 

, (3.28)

где Q - объем земли в плотном состоянии, помещающийся в ковше скрепера в м3, Тц - время полного цикла скрепера в мин; Q - определяется по формуле:

 

(3.29)

где q - геометрическая емкость ковша скрепера в м3 и равна 11,0 м3;

Кн - коэффициент наполнения ковша; Кн=1,0; Кр- коэффициент приведения

объема грунта в ковше к плотному телу;

Согласно данным приложения 8 для связных грунтов, Кр=1,25. Отсюда Q= 8,3 × (1,0 : 1,25) = 6,64 м3.

Значение Тц определяется как сумма продолжительностей Тц=t1+t2+t3+t4+t5, где t1 = l1 : υ1 - время наполнения ковша в мин; t2 = l2 : υ2 - время движения скрепера в груженом состоянии в мин; t3 = l3 : υ3 - время разгрузки скрепера в мин; t4 = l4 : υ4 - время порожнего хода скрепера; t5 = l5 : υ5 - время поворота скрепера; l1, l2, l3, l4, l5- длина соответствующего пути при принятой схеме разработки; v1, v2, v3, v4, v5- скорость трактора на соответствующих участках пути.

Расчетная скорость движения скрепера МоАЗ-60148 при наборе грунта равна v1 = 5,5 км/час = 91,66 или 92,0 м/мин. То же при движении в груженом состоянии v2 = v1 = 5,5 км/час=92,0 м/мин. То же при разгрузке скрепера v3 = v2 = v1 = 5,5 км/час = 92,0 м/мин; При порожнем ходе v4=44,0 км/час=733,0 м/мин.

То же при повороте скрепера v5 = v3 = v2 = v1 = 5,5 км/час = 92,0 м/мин.

Определяем длину участков путей. Длина участка пути при наборе грунта определяется по формуле:

 

(3.30)

 

где Q = 6,64 м3 (по предыдущему); b - ширина режущей кромки ножа 2,82 м; h1 - толщина срезаемой стружки 0,3 м; Кнр- коэффициент, учитывающий неравномерность толщины стружки; Кнр=0,7.

Отсюда длина первого участка l1 будет определяться l1 = 6,64 : (2,82 × 0,3 × 0,7) = 11,16 м. l2 - (длина пути перевозки грунта) по условию задачи равна 250 м. Далее определяем l3 - длину пути разгрузки скреперов. По данным приложения 7 принимаем толщину разгружаемого слоя: h2= 0,45 м; Длина разгрузки определяется по формуле:

 

(3.31)

 

где q = 11,0 м3, b – ширина режущей кромки = 2,82 м; Кн – коэффициент наполнения ковша = 1,0. l3 = (11,0 × 1,0) : (0,45 × 2,82) = 8,67 м.

l4 (длина порожнего хода скрепера) равна 250 м.

Определяем l5 (длину двух поворотов скрепера). При радиусе поворота R=5 м путь поворота составит: l5=2 R=2×3,14×5 = 31,4 м.

Подставляя найденные величины в формулу времени полного цикла скрепера Тц получим Тц = (l1 : υ1) + (l2 : υ2) + (l3 : υ3) + (l4 : υ4) + (l5 : υ5) = (11,16 : 92,0) + (250 : 92,0) + (8,67 : 92,0) + (250 : 733,0) + (31,4 : 92,0) = 0,12 + 2,7 + 0,09 + 0,34 + 0,34 = 3,59 мин.

Определяем техническую часовую производительность скрепера, которая равна: Ртех = (60 × Q) : Тц = (60 × 6,64) : 3,59 = 110,97 м3/час.

Сменную эксплуатационную производительность скрепера определяем по формуле: Рэ = Тсм × Ртех × Кв, где Тсм -число часов работы скрепера в смену; Тсм=7 часов; Ртех - техническая часовая производительность скрепера; Кв - коэффициент использования по времени в течение смены , который принимается равным 0,8-0,9; принимаем Кв=0,85.

Подставляя значение Тсм , Ртех и Кв , получим Рэ = 7 × 110,97 × 0,85 = 660,27 м3.

При сроке работ 3 месяца (75 рабочих дней) скреперы могут разработать грунта за 1 день 60000 : 75 = 800 м3.

Исходя из этого необходимое количество скреперов будет определяться, как N = 800 : (660,27 × 2) = 0,6 или 1 скрепер.

Производительность одного скрепера за 1 день (2 смены) составит 660,27 × 1 × 2 = 1320,54 м3.

2.Для разрыхления грунта перед работой скрепера может быть принят легкий разрыхлитель. Принимаем VERSATILE 305 с 6-метровой дисковой бороной компании Ростсельмаш. Мощность двигателя 305 л.с. С 16-скоростной коробкой передач. Передачи переключаются под нагрузкой в основном рабочем диапазоне от 6 до 14 км/час. Максимальная транспортная скорость VERSATILE 305 составляет 40 км/час. Радиус разворота VERSATILE 305 составляет 4,0 м.

Глубина рыхления 12-15 см.

Техническая производительность за 1 час сменной работы определяется по формуле:

 

, (3.32)

 

где b - ширина разрыхляемой полосы в м ; b=2,0 м; h - глубина рыхления в м; h=0,15 м; L2- длина разрыхляемого участка: L2=200 м; v- скорость движения трактора 6 км/час (на первой передаче) или 100.0 м/мин. tn - время, затрачиваемое на поворот; tn=1,0 мин. Находим = (60 × 6,0 × 0,15 × 200) : (200 : 100 + 1,0) = 1200 м3.

Эксплуатационная производительность за 1 смену (7 часовой рабочий день) при Кв=0,85 составит Рэ = × Тсм × Кв = 1200 × 7 × 0,85 = 7140,0 м3.

При работе в 2 смены производительность за 1 день составит 7140,0 × 2 = 14280 м3. Производительность рыхлителя значительная, поэтому можно работать в одну смену. Рэ = 7140,0 м3.

3.По данным приложения 10 подбираем для уплотнения грунта самоходный каток типа ДУ-29. Масса катка – 30,0 т; Ширина уплотняемой полосы – 2,22 м; Глубина уплотнения – 0,4 м; Мощность двигателя – 130 л.с.

Эксплуатационную производительность катка Пэ3/ч) можно определить по формуле:

(3.33)

 

где 0,75 - коэффициент, учитывающий различные эксплуатационные потери времени (развороты катка, отдых машиниста, непредвиденные остановки и т.п.) и перекрытие соседних полос уплотнения; - рабочая скорость = 800 м/ч; b- ширина уплотнения, м; hy - толщина уплотняемого слоя, м; n - число проходов катка по одному следу. (0,75 × 800 × 2,22 × 0,4):2 = 266,4 м3/ч.

Производительность этого катка в смену равна при одном катке 266,4 × 7 = 1864,8 м3. Общая продолжительность работы катка будет равна 60000 : 1864,8 = 32 рабочих дня.

Таким образом, проектируя комплексную механизацию процесса, не удалось подобрать агрегаты, довольно близко подходящие друг к другу по производительности, поэтому необходимо организовать процесс во времени.

При заданных сроках работы в 75 дней по нашим расчетам:

- скрепер работает 45 дней в две смены;

- рыхление грунта 5 рабочих дней в одну смену;

- уплотнение 32 рабочих дня в одну смену.

Студентам рекомендуется самостоятельно составить график производства работ.

Задача 3.10 Решить предыдущую задачу с изменением ее условий согласно вариантам, приведенным в таблице 3.12.

 

Таблица 3.12 – Основные данные для выполнения работ по объекту

 

Вариант Марка скрепера Q, м3 L1, м L2, м Характер грунта Продолжительность работы, месяцев
ДУ-29 Глина мягкая
ДЗ-39А Суглинок легкий
ЗУР-25 Супесок
ДУ-31А Суглинок тяжелый
ДУ-16Б Глина
ДУ-29 Суглинок тяжелый
ДЗ-39А Суглинок легкий
ЗУР-25 Супесок
ДУ-31А Суглинок тяжелый
ДУ-16Б Глина
ДУ-29 Суглинок тяжелый

Примечания: 1. Работа скреперов организуется в 1 смену.

2. Для легких суглинков и супесков рыхлить грунт не требуется.

 






Дата добавления: 2016-01-03; просмотров: 1435; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2018 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.029 сек.