Определение производительности машин для земляных работ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уральский государственный университет путей сообщения»

Кафедра «Строительные конструкции и строительное производство»

Курс «Строительные машины и основы автоматизации»

 

А.М. Липкинд

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторной работы № 3

«Определение производительности машин для земляных работ»

 

 

 

Екатеринбург

Таблица 1

Варианты заданий

Послед- няя цифра шифра	Марка машины	Длина ходки машины м.	Грунтовые условия (катего- рия грунта)	Пред-послед няя цифра шифра	Марка машины	Длина ходки машины м.
	Рыхлитель ТМ 25.01 Экскаватор Э-10011Е		Суглинок со щебнем (1У)		Скрепер ДЗ-11П
	Экскаватор цепной ЭТУ-354 Бульдозер ДЗ – 37		Супесь (1)		Грейдер ДЗ- на нарезке канав
	Экскаватор ЭО - 5112А Грейдер ДЗ-99-1		Крепкий суглинок (111)		Скрепер ДЗ-111
	Экскаватор ЭТЦ -707 Рыхлитель Т-50.01		Лесс (У)		Скрепер ДЗ-770
	Рыхлитель Б-10М-0100 Экскаватор ЭО- 611-Б		Известняк (У1)		Скрепер ДЗ-20
	Экскаватор цепной ЭТЦ-351 Бульдозер ДЗ-24		Суглинок (11)		Грейдер ДЗ-31 на нарезке канав
	Экскаватор ЭО- 4321 Грейдер ДЗ-98		Песок (1)		Скрепер ДЗ-30
	Экскаватор ЭО-5122 Бульдозер ДЗ-59		Гравий (11)		Грейдер ДЗ-6
	Рыхлитель ТМ-35.01 Экскаватор ЭО-5122		Мягкий аргиллит (111)		Скрепер ДЗ-67
	Экскаватор ЭО-4221А Грейдер ДЗ-58		Мягкая влажная глина (11)		Бульдозер ДЗ-54

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

 

Определение производительности машин для земляных работ

 

1. В соответствии с вариантом (табл. 1) выбрать машины, выписать тех-нические характеристики подготовить исходные данные для расчета.

Для всех машин следует определить эксплуатационную производитель-ность в машино – смену при продолжительности смены равной 8.2 часа.

 

2. Определить производительность рыхлителя

 

V_Р х В х h х К_Т х К_N х N

П_Э = ———————————, м³/ м.см (1)

n х m

где: V_Р - средняя скорость рабочего хода м/час;

В - ширина захвата зубьев, м.;

h - средняя глубина рыхления, м.;

К_Т - коэффициент учета работы с толкачом К_Т = 0.8

К_N - коэффициент использования времени, К_N = 0.85

N - продолжительность работы в смену N = 8.2 ч.;

n = 1 - число проходов по резу;

m = 1 - число перекрытий реза (при параллельном резе)

Ширина захвата зубьев «В» определяется по формуле:

B = K_п х [ b х n₁ + 2 х h х tg µ + t х (n₁ – 1) ],

где: K_п - коэффициент перекрытия зубьев, Kn = 0.75;

b - ширина зуба;

n₁ - количество зубьев;

t - шаг зубьев, м;

µ - угол скола грунта перед зубом от вертикальной плоскости(При-нять для лесса и известняка µ – 15 ⁰ , мягкого аргиллита – 20⁰ , суглинка со щебнем – 25⁰ )

 

 

3. Определить производительность одноковшового экскаватора при разработке котлована

П_Э = g х n х K_L х K_B х N, м³ / м.см (2)

где:

g - геометрическая емкость ковша, м3;

n - число циклов работы в 1 час полезного времени;

K_L - коэффициент использования ковша с учетом разрыхления

грунта, с учетом категории грунта (K_L = 0.71 – для 1-й группы категории грунта; 0.64 – для 11, 0.58 – для 111 и 0.5 – для 1У группы);

K_B = 0.7 - коэффициент использования во времени (для погрузки грунта в транспорт)

N - 8.2 часа – продолжительность смены.

 

 

Число циклов работы за 1 час определяется по формуле

 

n = ————, (3)

t_Ц

 

где:

t_Ц - продолжительность рабочего цикла, сек.

 

t_Ц + t_К + t_П + t_В + t_{П.З. ,} (4)

 

t_К - продолжительность копания грунта, сек.;

t_П - продолжительность поворота на выгрузку, сек;

t_В - продолжительность выгрузки грунта, сек.;

t_П.З. - продолжительность поворота в забой, сек..

 

4. Определить производительность многоковшового экскаватора при разработке траншеи

П_Э = g х n_р х k_l х k_в х N, м³/ м.см. (5)

где: g - емкость ковша, м3;

n_р - число разгрузок ковша в 1 час,

k_L, k_B - принимаются как для одноковшового экскаватора;

N = 8.2 часа;

 

Число разгрузок ковша определяется по формуле

3600 х V_к

n_р = -----------------; (6)

L

 

где: V_к - скорость хода ковшей или скребков, м/сек.;

L - шаг ковшей или скребков, м.;

 

Емкость ковша скребковых экскаваторов определяется по формуле

 

g = Н_скр. х L_скр. х В_тр. , (7)

 

где: Н_скр – высота скребка (принимается равной 0.1 м.);

L_скр – шаг скребков, м.

В_тр. - ширина отрываемой траншеи, м.

 

Скорость хода скребков траншейного экскаватора принять равной скорости цепи.

 

5. Определить производительность бульдозера на разработке выемки

 

3600 х К_B х К_L х К_У х К_А х q х N

П_э = ---------------------------------------------, м³ /м.см. (9)

Т_Н + Т_П + L_U / V_Г + L_П / V_П

 

 

где: К_В = 0.8 - коэффициент использования времени;

К_L = 0.75 - коэффициент использования отвала с учетом рыхления грунта;

К_У = 1.0 – коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность (в данной работе площадка считается горизонтальной);

К_А - коэффициент, учитывающий потери грунта в процессе перемещения,

К_А = 1 – 0.005 х L_Г

q - объем грунта, в плотном состоянии, перемещаемого бульдозером

за 1 рейс, м3 (см. табл. 3)

Т_Н - продолжительность набора грунта, сек.;

Т_П - продолжительность переключения скоростей, сек.;

L_Г , L_П = 30…100м расчетное расстояние перемещения грунта и порожняком с учетом поворотов соответственно, м., принимается. в прямой зависимости от мощности двигателя бульдозера;

V_г , V_п - скорость перемещения бульдозера с грунтом и порожняком, м/сек.;

 

Величины Т_н, Т_п,L_г , L_п V_г , V_п принять по табл. 3 или по справочной литературе.

 

 

6. Определить производительность скрепера на разработке выемки и возведения насыпи.

3600 х К_В х К_L х q х N

П_Э = --------------------------------------------, м³ /м.см. (10)

Т_Н + Т_Р + Т_П + L / V_г + L / V_П

 

где: К_В - коэффициент использования скрепера во времени, для прицепных = 0.8, для самоходных скреперов = 0.75;

К_L - коэффициент наполнения ковша, без толкача К _L = 0.8; для самоходных скреперов – К_L = 0.75;

q - геометрическая емкость ковша, м3;

Т_Н - время набора грунта ковшом, сек.;

Т_Р - время разгрузки ковша, сек.;

Т_{П -} время поворота скрепера, сек.;

L - расчетное расстояние возки, м.;

V_Г , V_П - скорость скрепера с грунтом и порожняком соответственно,

м/сек.

 

Расчетное расстояние возки определяется уравнением:

 

L = L_Т - (L_Н + L_В ) / 2 ( 11)

где: L_Т - расстояние транспортировки грунта с поворотами, м.;

(L_Т = 200…500 м. – для прицепных и L_Т = 500…3000 м для самоходных скреперов)

L_Н = 10….35 м.- путь набора грунта, м

L _В = 15…40 м. - путь выгрузки грунта, м.

Величины L_Н и L _В прямо зависят от объема ковша скрепера

Величины Т_Н,Т_Р и Т_П принять по табл. 4

 

7. Определить производительность грейдера

а) при профилировании местности и нарезке канав

3600 х К_В х F х L х N

П_пр = --------------------------------------, м³ / м.см. (12)

(L / V_Р + t_пов. ) х n

 

где: К_В = 0.7 - коэффициент использования времени;

F - площадь сечения стружки грунта за 1 проход, м2;

L – длина ходки машины, м;

N = 8.2 часа – продолжительность рабочей смены;

V_Р - рабочая скорость грейдера, м/сек.;

t_пов - продолжительность поворота в конце захватки, сек.;

n = 2 - число проходов грейдера при перемещении грунта из резерва в насыпь при двусторонних резервах.

 

б) при планировке поверхности площадки

 

3600 х К_В х L х (В - в) х N

П_пл. = --------------------------------------; м² / м.см. (13)

T х n

где:

L – расстояние ходки машины (см. табл. 1)

В - длина отвала с учетом его поворота относительно вертикальной оси, м.

в = 0.5 м. - ширина перекрытия смежных полос при планировке,

t - время рабочего цикла, сек.;

п = 2 - число проходов машины по одному месту.

 

Время рабочего цикла определяется уравнением

 

t = L / V_Р + t_пов. (14)

Величины F, V_Р, t_пов., п для автогрейдера и применительно для других автогрейдеров принимать по табл. 5

 

Таблица 2

Категории грунта в зависимости от разработки землеройными машинами

Категория	Наименование грунта
	Песок, супесь, влажный и рыхлый суглинок
	Суглинок, гравий, мягкая влажная глина
	Крепкий суглинок и глина, мягкие аргиллиты и алевролиты
1У	Суглинок со щебнем, крепкая влажная глина
У	Средние сланцы, сухая глина и лесс, мел, мергель
У1	Известняк, мергель средней крепости и гипс, песчаник

 

 

Таблица 3

Тяговые показатели бульдозеров при разработке грунтов

Мар- ка	Скорость перемещения	Тн.	Тп.	q, м3
Vг, м/сек	Vп, м/сек
Г р у п п ы г р у н т а
ДЗ-24	0.97	0.93	0.9	1.3	1.27	1.27	6.6	13.8	21.6	4.2	4.2	4.2	0.78	0.75	0.73
ДЗ-37	0.67	0.66	0.66	0.98	0.98	0.98	5.4	11.4	16.8	5.4	5.4	5.4	1.29	1.25	1.21
ДЗ-54	0.78	0.75	0.7	1.2	1.2	1.2	4.2	9.0	14.4	6.0	6.0	6.0	2.05	1.98	1.92
ДЗ-59	0.73	0.7	0.67	1.4	1.4	1.4	4.2	9.0	14.4	8.4	8.4	8.4	4.13	3.99	3.87
ДЗ-	0.87	0.82	0.77	1.95	1.95	1.95	4.2	8.4	12.0	10.2	10.2	10.2	4.92	4.75	4.61

 

Таблица 4

Эксплуатационные показатели грейдера

Марка грейдера	Группа грунта	Площадь сечения стружки м2	Средняя рабочая скорость Vр, м/сек	Продолж поворота t пов сек	Длина отвала м.	Среднее число переходов «n»
ДЗ-99		0.13	0.9		2.8
	0.11
	0.09
ДЗ-14		0.13	0.9		3.5
	0.11
	0.09
ДЗ-1		0.13	0.9		3.5
	0.11
	0.09
ДЗ-31.1		0.13	0.9		3.5
	0.11
	0.09
ДЗ-98		0.13	0.9		3.5
	0.11
	0.09
ДЗ-6		0.13	0.9		2.85
	0.11
	0.09

 

Таблица 5

Продолжительность рабочего цикла одноковшовых экскаваторов

Марка экскаватора	Емкость ковша экскаватора м3	Продолжительность рабочего цикла tц , сек
Э-10011Е	0.15
ЭО-5112А	1.0
ЭО- 6111Б	1.6
ЭО-4321	0.65
ЭО-3311Б	0.40
ЭО-5122	1.0
ЭО-4221А	0.65

 

Таблица 6

Технические показатели траншейных цепных экскаваторов

при разработке грунтов

Марка	Емкость ковша, л.	Скорость хода ковшей м/сек	Шаг ковшей мм.
ЭТ-351		0.8
ЭТЦ-707		1.0
ЭТУ-354		1.25

 

Таблица 7

Эксплуатационные показатели скреперов

 

 

Таблица 7

Эксплуатационные показатели скреперов

Марка скрепера	Тип скрепера	Тн, сек	Тр, сек	Vгр м/сек	Vпор м/сек	Тпов. сек	g ковша м3
Группа грунта
ДЗ-11П	Самох.					1.45	1.63		8.0
ДЗ-20	Приц.					1.45	1.63		7.0
ДЗ-111	Приц.					1.36	1.84		4.5
ДЗ-30	Самох.					1.30	1.78		8.0
ДЗ-77С	Приц.					1.47	2.33		8.0
ДЗ-67	Самох.					1.32	2.16

 

Таблица 8

Эксплуатационные показатели рыхлителей при разработке грунтов

Показатели	Группы грунтов	Марка рыхлителя
Б10М.0100	ТМ 25.01	Т35 01	Т50. 01
Скорость пе-ремещения Vр км/час	1-11	8.5	9.4	10.5	12.0
111-1У	5.2	6.3	7.1	8.1
У- У1	3.4	4.0	5.0	6.0
Количество зубьев, шт.	1-11
111-1У
У-У1
Шаг зубьев, мм	1-11			-	-
111-1У	-	-	-	-
У-У1	-	-	-	-
Средняя глубина рыхления, мм	1-11
111-1У
У-У1
Ширина захвата зубьев «B», мм	1-11
111-1У
У-У1