2 Выбор комплектов машин и механизмов для производства земляных работ и работ по устройству монолитных фундаментов

2.1 Выбор комплекта машин и механизмов для производства земляных работ

Комплект машин рассчитывается в соответствии с заданными сроками производства работ, а также исходя из условий обеспечения комплексной механизации процессов, с взаимоувязкой средств механизации по конструктивным параметрам и производительности. В комплект входят ведущая машина и комплектующие вспомогательные машины и механизмы.

Тип ведущей машины определяется в соответствии с выбранным способом производства работ, а затем рассчитывается ее производительность, количество потребного машинного времени и труда рабочих.

Экскаваторы, оборудованные прямой лопатой, используют для разработки грунтов, расположенных выше уровня стоянки экскаватора, их применяют главным образом при разработках котлованов и широких траншей с погрузкой грунта на транспортные средства и реже с отсыпкой в отвал. Экскаваторы с прямой лопатой могут разрабатывать грунт и ниже уровня стоянки, но на незначительную глубину.

По виду и группе грунта можно выбрать тип ковша экскаватора. В курсовом проекте заданный тип грунта - Суглинок легкий. Так как объем грунта, подлежащего разработке, составляет 4588,68м³, рекомендуемый объем ковша-0,5 м³. Выбор марки экскаватора проводить по таблицам технических характеристик в /1/, при этом необходимо сравнивать глубину (высоту) забоя (Н_з) экскаватора (равную глубине выемки) с глубиной копания (h_коп) (для обратной засыпки и драглайн) и высотой копания (для прямой лопаты). Принимаем экскаватор Э-504 с максимальной высотой выгрузки 4,6 м.

По заданным срокам производства работ и объему разработки грунта можно определить требуемую интенсивность работ (И_з.р.) по формуле:

И_з.р. = V_разр./ Т∙n₂ , (11)

где V_разр – объем разработки грунта, м³;

Т – продолжительность работ, дн.;

n₂ – количество смен (применять двухсменную работу);

И_з.р. – интенсивность земляных работ, м³/смену.

И_з.р. = V_разр./ Т∙n₂=4588,68/5*2=458,868 м³/смену

Сменную производительность выбранного экскаватора можно определить по формуле

П_см = 3600*Т_см*к_н*к_в*q /к_р*t_ц, (12)

Где Т_см – продолжительность смены, ч;

к_н – коэффициент наполнения ковша (/13/таблица 6.3);

к_р – коэффициент разрыхления грунта (/13/таблица 6.4);

к_в - коэффициент использования экскаватора во времени (/13/таблицы 6.5 и 6.6);

t_ц – продолжительность одного цикла экскавации грунта, с, (включая наполнение ковша грунтом, поворот стрелы к месту разгрузки, опорожнение ковша, возвращение рабочего органа в исходное положение см. /13/таблицу 6.7).

к_н=1,1

к_р=1,2

к_в=0,75

q=0,5 м³

t_ц=18

П_см= 3600*Т_см*к_н*к_в*q /к_р*t_ц=3600*8*1,1*0,75*0,5/1,2*18=550 м³/смену

Вспомогательными (комплектующими) механизмами являются:

- автосамосвалы для отвоза лишнего грунта при разработке грунта экскаваторами с погрузкой в транспортные средства.

Выбор грузоподъемности самосвала с учетом емкости ковша экскаватора и дальности транспортирования лишнего грунта можно выполнить по /13/таблица 6.9. при емкости ковша 0,5 м³ и расстоянию транспортирования 1 км. Рациональная грузоподъемность 7 т.

Выбор марки самосвала определить по /13/таблица 6.10. Принимаем Автоосамосвал МАЗ-500, с грузоподъемность 7 т и скоростью 22 км/ч.

Количество автосамосвалов, требуемых для перевозки грунта (N), определяется по формуле:

N = T_ц / t_n , (13)

где Т_ц – продолжительность одного цикла работы автосамосвала, мин;

t_n – время погрузки грунта, мин.

Сначала определяется объем грунта в плотном теле, в ковше экскаватора (V_гр) по формуле:

V_гр = V_ков∙к_н / к_п.р. , (14)

где V_ков – объем ковша экскаватора, м³;

к_н – коэффициент наполнения ковша (см./13/ таблицу 6.3);

к_п.р. – коэффициент первоначального разрыхления грунта (см. /1/ приложение 2).

Определяют массу грунта в ковше экскаватора (Q) по формуле

Q = V_гр , (15)

где  - объемная масса грунта, т/м³ (см. /1/ таблица 1).

Количество ковшей грунта загружаемых в кузов автосамосвала (n₁) определяется по формуле

n₃ = П/Q (16)

где П – грузоподъемность автосамосвала (по /13/таблице 6.9)

Объем грунта в плотном теле (V₁), загружаемый в кузов автосамосвала определяется по формуле

V₁ = V_гр n₃, (17)

Продолжительность одного цикла работы автосамосвала (Т_ц) определяется по формуле:

Т_ц = t_n + 60L/V_г + t_р + 60L/V_n + t_м, (18)

где L – расстояние транспортирования грунта, км;

V_г – средняя скорость автосамосвала в загруженном состоянии, км/ч (/13/таблица 6.10);

V_n – средняя скорость автосамосвала в порожнем состоянии (25-30 км/ч);

t_р – время разгрузки, мин (ориентировочно 1-2 минуты);

t_м – время маневрирования перед погрузкой и разгрузкой (ориентировочно 2-3 минуты)

Время погрузки грунта (t_n) определяется по формуле

t_n = V₁ Н_в / 100, (19)

где Н_в – норма машинного времени по /1/ для погрузки экскаватором 100 м³ грунта в транспортные средства, мин.

Объем грунта в плотном теле, в ковше экскаватора (V_гр)

V_гр = V_ков∙к_н / к_п.р=0,5*1,1/1,25=0,44м³

Массу грунта в ковше экскаватора

Q = V_гр p=0,44*1700=748кг.=0,748т

Количество ковшей грунта

n₃ = П/Q=7/0,748=9,3583

Объем грунта в плотном теле (V₁), загружаемый в кузов автосамосвала

V₁ = V_гр n₃=0,44*9,3583=4,11764м³

Время погрузки грунта

t_n = V₁ Н_в / 100=4,11764*2,7/100=0,111176ч=6,67

Продолжительность одного цикла работы автосамосвала

Т_ц=t_n+ 60L/V_г + t_р + 60L/V_n + t_м=6,67+60*1/22+2+60*1/30+3=16,397мин.

Количество автосамосвалов

N = T_ц / t_n=9,8384/16,397=1шт.

Для бесперебойной работы принимаем 2 автосамосвала.

Основным механизмом обратной засыпки является бульдозер, выполняющий послойную отсыпку грунта в пазухе выемки.

Бульдозер для обратной засыпки желательно выбрать с поворотным отвалом по /1/ § Е 2-1-22, что позволит проводить послойную отсыпку грунта при движении бульдозера вдоль бровки выемки, не выполняя при этом разравнивания грунта в пазухе. Выработку бульдозера определяют на основании норм /1/ по формуле

В = Q ∙ r / H_в, (20)

где В – выработка бульдозера, м³/смену (за 8 часовую смену);

Н_в – норма машинного времени, маш.∙ч (по /1/, § Е 2-1-22, таблица 2);

Q – объем работ, на который рассчитана норма времени (на 100 м³);

r - продолжительность смены, ч.

При определении Н_в для работы – перемещение грунта из-под отвала экскаватора – необходимо учитывать дальность перемещения грунта (принимать 20-40 м) и коэффициент (к = 0,85), учитывающий перемещение ранее разработанного разрыхленного грунта (/1/ § Е 2-1-22, таблица 2, приложение 3).

Бульдозер марки ДЗ-18 на базе трактора Т-100 с длиной отвала 3,97м. Дальность перемещения грунта-30м.

Н_в = (0,62 + 2*0,49)х0,85 = 1,36 маш.∙ч;

В = 100/1.36х8 = 588,24 м³/смену

Выбранный бульдозер имеет выработку более производительности экскаватора, т.е. может обеспечить бесперебойную работу основной ведущей машины.

Определив по формуле (20) с использованием данных /1/ § Е 2-1-34 нормативную выработку бульдозера, зная объем работ можно определить продолжительность обратной засыпки.

t_об.зас =V_об.зас /В

t_об.зас =V_об.зас /В=1192,277/588,24=2,02 смены

Для выполнения механизированного уплотнения, учитывая стесненные условия работ, можно применять малогабаритные самоходные вибрационные катки (см. /13/таблицу 6.11).

Принимаем самоходный вибрационный каток ДУ-47А, с производительностью 504 м³ в смену. Для производства земляных работ необходимо подобрать два комплекта машин и выполнить сравнение вариантов по абсолютной стоимости механизированного процесса, выбрать наиболее экономичный.

Себестоимость механизированного процесса (С) определяется по формуле

_n4

С =  (С_маш.-см х Т_маш), (21)

¹

где n₄ – количество механизмов в комплекте;

С_маш-см – средняя стоимость машино-смены, руб (по /2/ приложение, таблица 3);

Т_маш – продолжительность работы машины, количество смен.

С=(С_маш.-смхТ_маш)=(2,7*17)+(1,6*2)+(1,5*1)+(26,16*2*1)+(8,46*2)+

+(1,9*2)=45,9+3,2+1,5+52,32+16,92+3,8=123,64

После окончательного выбора комплекта машин для производства земляных работ заполняем таблицу 2.1.0