Методика розрахунку

1. Схему забою екскаватора викреслюємо в масштабі по аналогії з рис. 1 і на підставі даних варіанту завдання|задавання|.

Контур забою в плані визначається радіусами різання D _ст. - найбільшим з рівня стоянки і D - найбільшим практичним, а також шириною забою В. Самоскид встановлюють в точці перетину осі транспортного шляху|колії,дороги| і радіусу вивантаження R _B.

У поперечному перетині контур забою визначається додатково його висотою Н, а також висотою пологої частини|частки| укосу забою, рівної приблизно 0,5 Н _н.в. -висоти напірного валу над рівнем стоянки.

Коли елемент забою вироблений, екскаватор змінює|змінює,замінює| стоянку, пересуваючись на відстань l_пер., рівну практичній довжині ходу держака. Після|потім| пересування екскаватор знов|знову,щойно| може діставати ковшом і розробляти|| грунт, для чого екскаваторник поступово висуває держак.

Рис.1 Розрахунковий боковий забій екскаватора з прямою лопатою:

І – поверхня максимально відпрацьованого забою з стоянки О; ІІ – також, із стоянки О₁; α_п – середній кут повороту екскаватора; D_ст. – найбільший радіус різання на рівні стоянки екскаватора; l_п – довжина робочої пересувки екскаватора; ЦТ – центр тяжіння елементу забою.

Криволінійний паралелепіпед, обмежений двома послідовними поверхнями (I, II на рис. 1) гранично виробленого забою, утворює об'єм|обсяг| грунту, що розробляється екскаватором з однієї стоянки і званої елементом забою:

м³.

Середній кут|ріг,куток| повороту платформи екскаватора α _п | вимірюється транспортиром за планом забою між направленнями з центру обертання екскаватора О₁ на центр тяжіння елементу забою ЦТ| і на центр кузова самоскида.

Положення|становище| центру тяжіння елементу бічного|бокового| забою в плані визначаємо приблизно як точку перетину діагоналей паралелограма, побудованого|спорудженого| на контурі верхньої частини|частки| елементу забою (рис. 1).

2. Визначаємо середню тривалість робочого циклу екскаватора і викреслюємо схему цього циклу. Для розрахунку приймаємо, що робочий цикл екскаватора складається з|із| чотирьох операцій: заповнення ковша в забої t _к., повороту на вивантаження з|із| навантаженим ковшом t _п.н., вивантаження грунту t _в і зворотнього повороту з|із| порожнім ковшом в забій t _п.п.

Тривалість циклу цих робочих операцій екскаватора:

t _ц.е= t _к.+ t _п.н.+ t _в + t _п.п. с.

Час копання t _к. обчислюємо|обчисляємо,вичисляємо| по висоті забою Н і швидкості підйому блоку ковша υ _п.:

Середня тривалість повороту екскаватора з|із| навантаженим ковшем

де α _п | - середній робочий кут|ріг,куток| повороту екскаватора, рад; ω _е - кутова швидкість повороту платформи екскаватора, рад/сек, що обчислюється за формулою:

де n - число обертів|зворотів,обертів| платформи екскаватора за хвилину (табл|. 2). Середня тривалість зворотнього повороту порожнього ковша t _п.п. приблизно дорівнює середньому часу поворота навантаженого ковша t _п.н..

Тривалість вивантаження приведена в п. 2 «Додаткових даних». Для графічної ілюстрації обчислень|підрахунків| складаємо схему робочого циклу екскаватора у вигляді відрізка прямої, на якому відкладені в масштабі і позначені окремі операції і весь робочий цикл екскаватора (рис. 2, а).

3. Обчислюємо|обчисляємо,вичисляємо| тривалість і складаємо схему циклу завантаження|загрузки| автосамоскида. Цей цикл складається з|із| тривалості власне завантаження|загрузки| і часу, який йде на зміну завантажуваних машин. Тривалість завантаження |загрузки| визначається часом, необхідним на завантаження|загрузку| самоскида кількістю ковшів грунту, відповідною його вантажопідйомності, тобто|цебто| рівна добутку|добутку| часу робочого циклу екскаватора на число ковшів грунту, що завантажується в самоскид.

Рис.2 Схема робочих процесів екскаватора:

а-схема робочого циклу екскаватора; б-схема циклу завантаження самоскиду; в-схема циклу розробки елемента забою; г-схема робочого проце-су екскаватора на протязі зміни.

Тривалість зміни самоскидів t_зм.с включає повний|цілковитий| час їх маневру при подачі під завантаження|загрузку| (див. табл|.1) за вирахуванням тривалості операцій зворотнього повороту ковша в забій і наповнення його грунтом. Таке поєднання|сполучення| можливе тому, що завантажений самоскид може від'їжджати відразу ж після|потім| вивантаження грунту з|із| ковша.

Число ковшів, грунту n _к |, що вміщається в кузов самоскида, знаходимо|находимо| по вантажопідйомності останнього і середньої масі грунту в ковші екскаватора:

де G - вантажопідйомність самоскида, т;

q - місткість|ємкість| ковша екскаватора, м³;

- |в,біля|густина грунту, t/m³; k _p і k _н - коефіцієнти розпушування грунту і наповнення ковша.

Одержаний|отриманий,набутий| результат (n _к |) округляємо|округлюємо| до цілого числа. Знаючи число ковшів грунту, що поміщаються в кузов самоскида, середню тривалість робочого циклу екскаватора t _ц.е., тривалість його операцій t _п.п.і t _к., а також тривалість зміни і час маневрів самоскида t_зм.с при подачі під завантаження|загрузку|, тривалість циклу завантаження|загрузки| самоскида можна обчислити за формулою

t _ц.с.= n _к t _ц.е.+ t_зм.с- t _п.п.- t _к. с. |

Результати цих обчислень|підрахунків| зображаємо|змальовуємо| на схемі циклу завантаження|загрузки| самоскида, відкладаючи тривалість окремих операцій і всього циклу в масштабі на відрізку прямої (рис. 2, б).

4. Визначаємо тривалість і складаємо схему циклу розробки елементу забою, що складається з|із| деякого числа n _с | циклів завантаження|загрузки| самоскидів і пересування екскаваторів на нові стоянки (з урахуванням|з врахуванням| часу на відпочинок екскаваторника).

Число циклів завантаження|загрузки| самоскида за час розробки елементу забою визначаємо по його об'єму|обсягу|, середньому об'єму|обсягу| грунту, який захоплює|захвачує| ківш екскаватора, і числу ковшів грунту, що завантажується в самоскид *:

Час, що витрачається на робоче пересування екскаватора t_пер, беремо по п. 3 «Додаткових даних». Там же, в п. 4, задано і час на відпочинок екскаваторника t _в.е (5 хв. в годину).

На підставі цих даних тривалість циклу розробки елементу забою визначаємо по формулі

t _ц.е.= n _с t _ц.с.+ t_пер.+ t _в.е. n _с t _ц.с. /60 с.

Тут t _в.е підставляємо в хвилинах.

Результати обчислень|підрахунків| зображаємо|змальовуємо| на схемі циклу розробки елементу забою (рис. 2, в).

Рис. 3 Лобові заходки екскаватора з прямою лопатою:

а – при ширині заходки 1,5-1,9D; б – при ширині заходки менш 1,5D;

α_п – середній робочий кут поворота.

5. Для побудови|шикування| схеми робочого процесу екскаватора впродовж|упродовж| зміни треба визначити число елементів забою n _е.з., які екскаватор зможе розробити за зміну

де - тривалість зміни, сек;

- час| на здачу екскаватора під час зміни бригад (див. п. 5 «Додаткових даних»); звичайно цей час приймається рівним 15 60 с.;

- тривалість циклу розробки елементу забою, с.

Якщо одержаний|отриманий,набутий| результат, окрім|крім| цілого числа елементів забою, містить|утримує| ще дробову частину|частку|, то за приймаємо тільки|лише| ціле число.

Під час розробки частини|частки| елементу забою, що залишилася, - дробова частина|частка| результату у останній формулі – екскаватор завантажить ще деяку кількість самоскидів n _с ׳ |, яку можна обчислити за формулою

з|із| округленням до цілого числа.

На підставі одержаних|отриманих,набутих| даних будуємо схему робочого процесу екскаватора впродовж|упродовж| зміни (рис. 2, г).

6. Підраховуємо|підсумовуємо| сумарний час на позациклові| опе|рації і зупинки| екскаватора впродовж|упродовж| зміни і обчислюємо|обчисляємо,вичисляємо| коефіцієнт використання екскаватора за часом. У робочий процес одноковшового екскаватора входять, окрім|крім| циклових операцій (заповнення ковша грунтом, поворот на вивантаження, вивантаження грунту, поворотний поворот в забій), також технологічно неминучі позациклові| опе|рації і зупинки| для зміни завантажуваних самоскидів, власних пересувань після|потім| розробки елементів забою, приймання і передачі екскаватора на початку і в кінці|у кінці,наприкінці| зміни, для відпочинку машиніста екскаватора. Тому експлуатаційна продуктивність екскаватора знижується в порівнянні з технічною.

Рис. 4 Збільшений боковий забій екскаватора, який пересувається по зигзагу.

Рис. 5 Торцевий забій екскаватора із драглайном, який розробляється за один захід по прямій:

а – при двостороньому відвалі; б – при односторонньому відвалі.

Рис. 6 Торцевий забій екскаватора з драглайном для розробки борта виїмки з укладкою грунта у відвал:

а – при ширині заходки менше подвійного найменшого радіуса різання на рівні стоянки (В <2 D _ст.).

б – при ширині заходки більше подвійного найбільшого радіуса різання на рівні стоянки (В >2 D _ст.).

Рис. 7 Збільшений забій екскаватора з драглайном для розробки виїмки в односторонній відвал за один захід по зигзагу:

І – ІІ та І^׳ – ІІ^׳ – положення екскаватора.

Рис.8 Збільшений забій екскаватора з драглайном для розробки виїмки в двусторонній відвал за один захід по зигзагу:

Таблиця 1

Варіанти завдань до контрольної роботи

Варіант	Марка екскава- тора	Висота забою,м.	Ширина забою,м.	Автосамоскид	Тривалість зміни Самоскидів,tзм.с,сек.	Данні про грунт
Марка	Вантажопідйом- ність,т.
kн	kр
9 10   11 12 13 14 15   16 17 18 19 20   21 22 23 24   26 27 28 29 30	ЕО- 3321А   ЕО – 4121Б |   ЕО - 5122А   ЕО – 5123А   ЕО - 4321А     ЕО - 6122	1,8 2,4 3 3,5 3,2   2,3 1,5 3,2 3 2,8   1,8 4 3,8 4,2 3,6   5 4,5 4,2 4   5 4,5 4,8 4   5,5 6,5 6,3 6,7 6	4,5 4,7 4,9 5 5,2   4,6 4,8 5 5,2 5,4   6,2 6,4 6,6 6,8 6,5   6,8 7 7,2 6,9 7   7 7,5 7,8 8 8,2   9 9,5 10 10,5 10,8	КАЗ-600В| ЗІЛ-ММЗ-555|   КАЗ-600В| КАЗ-600В|   ЗІЛ-ММЗ-555|   КАЗ-600В|   ЗИЛ-ММЗ-555|   МАЗ-503А     КрАЗ-256Б|   КАМАЗ-5312|     БелАЗ-540|	3,5 4,5   3,5 3,5   4,5   3,5   4,5	» » » »   » » »     » » » »	1,1 1,25 1,25 1,3 1,15   1,2 1,1 1,25 1,3 1,15   1,1 1,25 1,25 1,3 1,15   1,1 1,25 1,25 1,3 1,15   1,1 1,25 1,25 1,3 1,15   1,1 1,25 1,25 1,3 1,15	1 1,1 1,25 1,2 1,25   1,1 1 1,15 1,2 1,25   1 1,15 1,25 1,2 1,25   1 1,15 1,25 1,2 1,25   1 1,15 1,25 1,2 1,2   1,15 1,25 1,2 1,25

Таблиця 2

Робочі розміри і швидкості екскаваторів з|із| прямою лопатою

Параметри	Марка екскаватора
ЕО- 3321А	ЕО – 4121Б	ЕО - 5122А	ЕО – 5123А	ЕО - 4321А	ЕО - 6122
Місткість|ємкість| ковша, м3	0,4	0,55	0,65	1,0	0,5	1,2
Найбільший практичний радіус різання D,м	5,9	6,15	7,8		9,9	13,6
Найбільший радіус різання на рівні зупинки Dст.,м.			4,7		6,3	8,7
Найбільша практична довжина пересування, lп, м.	1,4	1,4		2,1	2,2	3,8
Найбільший практичний радіус вивантаження Rв, м.	5,4	5,4	7,1	8,3	8,9	12,35
Число оборотів|зворотів,обертів| платформи екскаватора n, об/хв.	7,48	6,91		7,15	4,75	3,5
Швидкість підйому блоку ковша υп, м/сек	0,49	0,46	0,48	0,69	0,49	0,87
Висота напірного валу Нн.в. м	2,44	2,4	3,34	3,5		6,4

Таблиця 3

Кут|ріг,куток| укосу забою екскаватора з|із| драглайном| *

Грунт,що розробляється	Значення φз.,град. при глибині забою, м.
Сухі і малозволожені песчано-глинисті грунти II—IV категорій| в стані природного залягання| (непорушене складання) Те ж, при підвищенної вологості або при середньому зволоженні, але порушеному складанні	до 5	5-12	12-18	більш 18
45-60**   30—40	40-50   27-35	35-40   25-32	30-35   20-27

* Дані таблиці орієнтовні, рекомендовані для випадків, коли випробування грунтів не проведені.

** Для наносних грунтів, піску і рихлого гравію, згідно прави|л техніки безпеки, приймати кут|ріг,куток| в межах 34—39°.

Таблиця 4

Найбільша допустима крутизна|крутість| відкосів буд|будівельник|івельних| котлованів і траншей в грунтах природної вологості.

Грунт	Кут|ріг,куток| між напрямом відкосу та горизонтом, град. при глибині виїмки, м. |
до 3	більше 3
Наносний грунт, пісок, гравій Супесь Суглинки Глини Лес сухий	39 56 56 63 63	24 45 53 56 53

Сумарний час на позациклові| періодичні операції підраховуємо|підсумовуємо| за формулою:

Коефіцієнт використання екскаватора за часом визначається відношенням|ставленням| часу чистої роботи екскаватора протягом зміни до тривалості зміни:

7. Змінну експлуатаційну продуктивність одноковшового екскаватора обчислюємо за формулою

м³/зміну.

Для виконання розрахунків продуктивності екскаватора під час роботи в забоях, відмінних від забою, розглянутого|розгледіти| в цій вправі, можна скористатися геометричними побудовами|шикуваннями| забоїв, приведеними на рис. 1- 6* і даними табл|. 1 та 2.

Підпис студента _______________ Дата _______________