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 D_ст = 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: Л_п = 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 Р_тех определяется по формуле:

(3.24)

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

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

м³; К_р = 1,33; К_н = 0,96; К_п = 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; К_э – коэффициент, учитывающий организационные потери времени К_э = 0,78 (см. приложение 15).

Тогда Р_э = 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; t_н – 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. t_п = (34 × 8) : (0,96 × 60) = 4,7 мин.

Продолжительность разгрузки самосвала t_p 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 t_ц = t_н + t_p + 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; Л_n – 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 В_ст = 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

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°.