1.3. Розподіл земляних мас по площадці.

Розв'язуємо задачу розподілу земляних мас графоаналітичним способом.

За наростаючими підсумками вертикальних колонок квадратів, зліва на право будую графіки зміни об'ємів окремо для насипу та виїмки. Те ж саме виконую для вертикальної сторони площадки підсумовуючи об'єми у горизонтальних рядах квадратів.

Для визначення середньої відстані переміщення графоаналітичним способом використовую графіки зміни об'ємів насипу та виїмок, побудовані підсумками вертикальних колонок і горизонтальних рядів квадратів

Площі фігур W₁ і W₂ між ламаними лініями об'ємів насипу та виїмки представляють собою добуток об'ємів ґрунту, який переміщують та відповідної проекції середньої відстані переміщення ґрунту, а тому визначаю горизонтальну та вертикальну (по відношенню до площі площадки) проекції відстані переміщення в межах площадки:

Горизонтальна та вертикальна проекції відстані переміщення в межах площадки

Середня відстань переміщень:

1.4. Розрахунок тривалості різання та переміщення ґрунту

для двох варіантів механізації процесу.

При відстані переміщення ґрунту 101,88 м можна використати для різання та переміщення ґрунту при плануванні площадки бульдозери або скрепери. Мною прийнято для першого варіанту - бульдозери, а для другого варіанту - скрепери.

Варіант 1. Розробка грунту бульдозерами.

Оскільки у завданні не має директивного терміну виконання робіт, то приймаю бульдозер любого класу потужності, наприклад, Д-522 на базі трактора Т-180 з розмірами відвала а=4,43 м , Н=1,2 м .

Змінна експлуатаційна продуктивність бульдозера, м³ за зміну визначається за формулою

,

де С=8 годин - тривалість зміни; V - об'єм ґрунту у щільному тілі, зрізаного відвалом, м³; к₃ - коефіцієнт збереження ґрунту під час його переміщення; к_ух - коефіцієнт впливу ухилу рельєфу де працює бульдозер; к_в - коефіцієнт використання бульдозера у часі; t_ц - тривалість циклу бульдозера, с.

Об'єм ґрунту у щільному тілі, зрізаного відвалом, м :

,

де a- довжина відвала, м; Н - його висота, м; φ - кут природного відкосу ґрунту; k_р - коефіцієнт розпушування ґрунту.

При значеннях а=4,43 м; Н= 1,2 м; k_р= 1,21 ; tgφ =0,58 при φ =30° маємо:

Тривалість циклу, с :

t_ц=t_р+t_п+t_зв+t_пов

де t_р , t_п , t_зв , t_пов - час відповідно різання, переміщення, зворотнього руху та повороту, с.

Величини t_р, t_п, t_зв обчислюють за формулою, с:

де 3,6 - переведення одиниць 1 км/год в м/с; L - довжина шляху відповідно різанню, переміщенню та зворотному шляху, м ; К_а — коефіцієнт, що враховує прискорення, уповільнення, перемикання передач, підйом і спуск відвала; приймаємо К_а =1,5 ; v - швидкість руху, км/год, яка залежить від вимкненої на тракторі передачі (різання і переміщення ведуться на першій передачі, повернення порожняком - на третій та четвертій передачі, або заднім ходом).

Довжина різання при товщині стружки h=0,2 м і клиноподібному способі різання, м :

Ґрунт розробляють човниковим способом без повернення бульдозера (t_пов=0).

Середній похил складає:

Тривалість циклу бульдозера:

Коефіцієнт збереження грунту від час транспортування

Продуктивність бульдозера при К_пох=1,07, та К_в=0,8

Потрібна кількість машино-змін роботи бульдозера:

Приймаю Т=33 зміни.

Варіант 2. Розробка грунту скрепером.

Для розробки ґрунту приймаємо причіпний скрепер Д-511 з тягачем ДЭТ-250.

Визначаємо змінну експлуатаційну продуктивність:

,

де q - місткість ковша скрепера, м³; для Д-511 q=15 м³; k_в=0,8 - коефіцієнт використання скрепера у часі.

,

де К_н - коефіцієнт наповнення ковша пухким ґрунтом.

Тривалість циклу, с:

t_ц=t_з+t_в+t_р+t_п+t_пов ,

де t_з , t_в , t_р , t_п , t_пов - час, відповідно: завантаження ковша, вантажного та порожнього ходів скрепера, розвантаження скрепера та повороту, с.

Тривалість окремих елементів циклу, с:

,

де L - відстань, яку проходить скрепер при виконанні окремих елементів циклу, м; v - швидкість руху, км/год. При цьому вантажний хід виконують по горизонтальній і укатаній поверхні на четвертій передачі, по розпушеній поверхні з підйомом - на третій передачі; повернення порожняком - на четвертій передачі.

Тривалість вантажного та порожнього ходів розраховую, маючи на увазі розгін, уповільнення і перемикання передач. Для цього час окремих елементів вантажного та порожнього ходів множу на коефіцієнт К_у.

Довжина завантаження скрепера для клиновидної стружки, м:

де m=0,09 - коефіцієнт, який враховує втрату зрізаного ґрунту, що не попав у ківш скрепера, а залишився на ґрунті у призмах волочіння; а =2,82м - ширина ножа скрепера; h=0,35м - найбільша товщина стружки.

Час завантаження

Час вантажного ходу:

Час розвантаження приймаємо t_р=20 (с)

Час на повороти t_пов=60 (с)

Тоді тривалість циклу: t_ц=57,17+48,32+20+96,16+60=281,65 (с)

Змінна продуктивність скрепера:

Потрібна кількість змін роботи скрепера:

Кількість скреперів, що обслуговуються одним штовхачем:

,

де t_цт.шт. – тривалість циклу штовхача, с:

,

t₁ – час завантаження скрепера, с; t₂ – час повернення у вихідне положення, приймаємо t₂=15с; t₃ – час підходу до чергового скрепера,приймаємо t₃=20с; t₄ – тривалість переключення передач, зупинки перед початком поштовху, приймаємо t₄=15с:

Тоді кількість скреперів:

Приймаємо ланку з трьох скреперів Д-511 і одного трактора-штовхача ДЭТ-250.

Тривалість роботи ланки скреперів

Приймаю T₀=2 зміни.

За першим варіантом бульдозер Д-522 на базі трактора Т-180 виконує роботу за 33 зміни. За другим варіантом три скрепери Д-511 з штовхачем ДЭТ-250 виконують роботу за 2 зміни. Для рівних умов економічного порівняння вирахуємо кількість бульдозерів Д-522 на базі трактора Т-180, які виконують роботу також за 2 зміни. Тоді необхідна кількість бульдозерів рівна:

Остаточно приймаю сімнадцять бульдозерів Д-522.