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.

 

Для этого определяют стоимость разработки 1 м3 грунта в котловане для экскаватора марки ЭО-4321:

 

 руб/смен

где 1,08 — коэффициент, учитывающий накладные расходы;

С_маш-см — стоимость машино-смены экскаватора (С_маш-см=33,62);

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.

 

 

Определяют удельные капитальные вложения на разработку 1 м3 грунта для каждого типа экскаваторов:

 

 руб.

 

где С_Оп — инвентарно-расчетная стоимость экскаватора (С_Оп=28,75), 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 ЭО-5122:

 

 руб/смен

 

где 1,08 — коэффициент, учитывающий накладные расходы;

С_маш-см — стоимость машино-смены экскаватора (С_маш-см=42,64);

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=37,34), 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 лучше подходит экскаватор

ЭО-4321 для отрывки траншеи.

Техническая характеристика экскаватора ЭО-4321:

-Вместимость ковша-0,65 м³

-Наибольший радиус копания-8,95 м

-Наибольшая глубина копания-5,5 м

-Наибольшая высота выгрузки-5,6 м

-Мощность-80 л.с.

-Масса-19,2 т