31 4.4 Проектирование производства основных земляных работ

4.4.1 Производство работ скреперами

На участке II работает прицепной скрепер с объемом ковша 7м³.

Показатель	Прицепной скрепер ДЗ-20В
Вместимость ковша, м^3	7
Грузоподъемность, т	11
Ширина резания, м	2,5
Заглубление, мм	200
Толщина слоя отсыпки (макс.), мм	400
Транспортная скорость по грунтовым дорогам, км/ч	7,0
Радиус поворота, м	6,5
Тягач	Т-100мгс

Производительность скреперов определяется по формуле

П_с= ,

где q_с – геометрическая емкость ковша, м³; k_н – коэффициент наполнения ковша; k_р – коэффициент разрыхления грунта в ковше; t_цс – продолжительность цикла скрепера, с; k_в – коэффициент использования скрепера по времени.

q_с=7м³; k_в =0,8; для суглинка k_н=0,85 и k_р=1,3;

t_цс= + + ,

где S_н, S_г, S_р, S_п – длины путей набора грунта, движение с грузом, разгрузки, движения порожняком, м; V_н,V_г,V_р,V_п – соответствующие скорости движения скрепера, м/с, n – число поворотов за цикл; t_пов=15с – время, необходимое на поворот скрепера, переключение передач, операции с заслонками и т.д.

n=4 при схеме движения по восьмерке. V_н=0,43 м/с,V_г=1,17 м/с,V_р=1,53 м/с,V_п=2,22 м/с;

д

32

лина пути набора грунта определяется по следующей формуле:

S_н = ,

где b_р и h – ширина резания и толщина срезаемой стружки, м; - коэффициент, учитывающий потери грунта при образовании призмы волочения (принимаем =1,2). Для суглинка h=12см. S_н = 26м, длина пути разгрузки грунта определяется так же, при этом принимаем во внимание, что k_р=1 и =1.

S_р = , где h_раз – толщина отсыпаемого слоя при разгрузке, м. S_р = =5,95м. S_г=S_п=L_тр=222м; t_цс= + 4*15=414сек. Тогда П_с= *0,8=32м³/ч

На III участке самоходные скрепера с объемом ковша 15м³.

Показатель	Самоходный скрепер ДЗ-13
Вместимость ковша, м^3	15
Грузоподъемность, т	23
Ширина резания, м	3,2
Заглубление, мм	200
Толщина слоя отсыпки (макс.), мм	450
Транспортная скорость по грунтовым дорогам, км/ч	15
Радиус поворота, м	13
Тягач	БелАЗ-531

q_с=15м³; k_в =0,75; для супеси и суглинка k_н=1,1 и k_р=1,3; V_н=1,19 м/с,V_г=2,78 м/с,V_р=1,25 м/с,V_п=4,17 м/с; S_г=S_п=L_тр=872м; S_н = = 38м;

S_р = =6,1м; t_пов=15с; n=4; t_цс= + 4*15 = 619сек; тогда

П_с= *0,75=55,36м³/ч. Схемы работы скреперов представлены на листе 2.

33 4.4.2 Производство работ экскаватором-драглайном

Экскаватор с оборудованием драглайна при сооружении железнодорожного земляного полотна является наиболее универсальной машиной, способной выполнять в обыкновенных грунтах все требуемые земляные работы. Наиболее эффективен драглайн при разработке выемок с погрузкой в автосамосвалы, движущиеся по дну траншеи или сбоку за бровкой.

Тип экскаватора принимаем в соответствии с намеченными при распределении земляных масс на IV участке – ЭО-5111 (Э-10011) со сплошной режущей кромкой.

Технико-эксплуатационные характеристики экскаватора ЭО-5111 (Э-10011)

Емкость ковша Е, м^3	1,25
Продолжительность рабочего цикла (средняя) tц, с	23
Длина стрелы Lстр, м	12,5
Угол наклона стрелы, град.	45
Наибольший радиус копания Rкн, м	12
Наибольшая высота копания Нкн,	7,4
Наибольший радиус выгрузки Rвн, м	10,2
Наибольшая высота выгрузки Нвн, м	6,6

Часовую производительность экскаватора, м³/ч, определяют по формуле

П_э= k_м,

где q – емкость ковша, м³; k_н – коэффициент наполнения ковша (для суглинка принимаем 0,85); k_р=1,3 – коэффициент разрыхления грунта в ковше; t_ц – продолжительность цикла экскаватора, с; k_в=0,7– коэффициент использования скрепера по времени, k_м – коэффициент, учитывающий квалификацию машиниста (равен 1). П_э= *0,7*1=79м³/ч.

Схема разработки выемки экскаватором представлена на листе 2.

34

Выбор и определение количества автосамосвалов

Основным условием комплексной механизации земляных работ является обеспечение максимальной производительности ведущей машины. В сочетании экскаватор-самосвал эффективная их работа обеспечивается, когда количество целых ковшей, погружаемых в кузов, находится в пределах 6…10. Поэтому для экскаватора марку автосамосвала подбирают по его грузоподъемности. Для этого подсчитывают массу грунта Р_к в ковше экскаватора по формуле

Р_к=q γ,

где Р_к – масса грунта в ковше, т; γ – удельная масса грунта, т/м³ (для суглинков принимаем 1,68). Р_к=1,25 1,68=1,21т.

Выбираем автосамосвал, грузоподъемность которого 6Р_к ≤ Г_m ≤ 10 Р_к,

7,26 ≤ Г_m ≤ 12,1, этому соответствует автосамосвал модели КамАЗ 53605 с Г_m=11,2т.

Уточняем количество ковшей для наполнения кузова

m =Г_m/Р_к=11,2/1,21=9 ков.

Проверяем объем кузова

V_гр = mqk_н ≤ V_куз.,

V_гр = 9*1,25*0,75 = 8,43м³, V_гр  V_куз., уменьшаем количество ковшей до 8, то V_гр = 8*1,25*0,75 = 7,5м³. V_гр  V_куз на 15%, что допустимо.

Количество автосамосвалов определяется из условия обеспечения непрерывной работы экскаватора

N=t_об/t_п,

где t_п – время погрузки одной машины, t_п = t_цm = 23*8 = 3 мин; t_об – время оборота автомобиля в технологическом цикле, мин. Время оборота складывается из времени погрузки t_п, времени движения к месту выгрузки t_гр и обратно t_пор, маневров у экскаватора и на отвале t_м и времени выгрузки t_в:

t_об = t_п+ t_гр+ t_пор+ t_м+ t_в.

35

Расчет времени ведем в минутах. Время движения по дальности транспортировки и скорости движения автосамосвала. Для конкретных условий данного проекта дальность транспортирования – 2км, скорость движения и груженного и порожнего автомобиля принимаем 30 км/ч. Тогда время движения определим по формуле

t_дв = t_гр+ t_пор =120L/V_ср,

где t_дв – время движения, мин.; L – дальность транспортирования, км; V_ср – средняя скорость движения, км/ч. t_дв =120*2/30=8мин.

Время маневров принимаем 2 мин., время выгрузки – 1 мин.

t_об =3+8+2+1=14мин. Тогда количество автосамосвалов N=14/3=4,66 округляем до 5. В этом случае к времени полного оборота автосамосвала добавится время ожидания под погрузкой t_о, продолжительность которого составит:

t_о = Nt_п-(t_п+ t_дв+ t_м+ t_в) = 5*3-(3+8+2+1)=1мин. График совместной работы экскаватора и автосамосвалов представлен на листе 2.

Построение забоя

Параметры забоя разрабатываем на основании технико-эксплуатационных характеристик принятого экскаватора. В данном проекте экскаватор работает по торцевой проходке, где движение происходит вдоль траншеи по ее оси. При этом он может разрабатывать траншею трапецеидального сечения на глубину, равную максимальной глубине копания Н_кн. Наибольшая ширина проходки может быть определена по формуле

В_тв = 2 ,

где L_п – длина передвижки, которую принимаем в зависимости от емкости ковша экскаватора

L_п=(1,8…2,0) ,

тогда L_п=1,9 = 2м. Тогда В_тв = 2 = 23,66м, ширину траншеи понизу определим как

В_тн = В_тв-(m₁+m₂)h_т,

г

36

де m₁ и m₂ – заложение откосов траншеи, h_т – глубина траншеи.

В_тн = 23,66-(1+1,5)*3,235=15,57м

Проектирование схемы разработки выемки

Максимальная рабочая отметка выемки на IV участке Н_max = 10,95м, Н_раз = 10,95-0,15-0,20=10,6м, где 0,15м – высота сливной призмы; 0,20м – недобор грунта. Н_раз  Н_кн, то выемку разрабатываем в несколько ярусов по высоте. Посчитаем глубину верхнего яруса h_я из условия, что при разработке следующего по высоте яруса погрузка производится в автосамосвалы, движущиеся сбоку за бровкой выемки. Высота верхнего яруса, м, при двухъярусной разработке подсчитаем по формуле

h_я=Н_рн-(h_па+0,5),

где Н_рн – высота выгрузки из ковша экскаватора; h_па=2,865м – погрузочная высота автосамосвала; 0,5 м – шапка грунта над бортами автосамосвала.

h_я=6,6-(2,865+0,5)=3,235м, Н_раз  (h_я+ Н_кн) то для разработки выемки достаточно 2 яруса. (лист 2)