Выбор экскаватора «прямая лопата» для разработки открытого котлована, расчет забоев, определение его производительности

Разработка открытого котлована ведется с помощью экскаватора «прямая лопата».

Котлован разрабатывается в следующей последовательности:

а) устройство наклонного входа в котлован;

б) разработка пионерной траншеи;

в) разработка боковых забоев.

Устройство наклонного входа в котлован:

Определяем длину наклонного входа в котлован:

, где

i - уклон входа в котлован;

i=10%;

.

Ширину наклонного въезда в котлован принимаем равной ширине пионерной траншеи, определяемой далее, которая является продолжением входа в котлован. Объем разработки входа в котлован учитываем при составлении графика производства работ экскаватора.

Для облегчения маневрирования и установки автосамосвалов под погрузку, пионерную траншею разрабатываем нормальным забоем.

Размер меньшей стороны котлована поверху определяем как:

, где

m’ - коэффициент заложения откоса котлована;

m’=1,1;

.

Наибольшая высота копания определяется по формуле:

, где

b - коэффициент высоты забоя экскаватора прямая лопата принимается по табл. 3 [1];

b=1,1;

.

По требуемой величине Н_коп.max по табл. 2 приложения [1] выбираем экскаватор марки ЭО-3122.

Таблица 3. Характеристики экскаватора ЭО-3122.

Объем ковша q, м30,65
Наибольшая высота копания Нкоп max, м	7,3
Наибольший радиус копания Rкоп_max, м	6,8
Радиус копания на уровне стоянки Rст, м	3,4
Продолжительность цикла tц, с
Радиус выгрузки при наибольшей высоте выгрузки Rвыг, м	4,6

Определяем размеры пионерной траншеи:

;

, где

b_пт - ширина пионерной траншеи понизу;

В_пт - ширина пионерной траншеи поверху;

;

.

Определение объёма наклонного въезда в котлован.

Объём наклонного въезда в котлован определяется по следующей формуле:

, где

- площадь поперечного сечения середины въезда;

- длина въезда.

;

.

Таким образом, объём наклонного въезда в котлован равен:

.

Основные характеристики забоев:

Расстояние от оси движения экскаватора до бровки откоса забоя для несвязного грунта:

;

.

Расстояние от оси движения экскаватора до подошвы откоса забоя:

;

.

Ширина бокового забоя поверху:

.

Ширина ленты (ширина забоя понизу):

;

.

Количество боковых забоев определяется по формуле:

;

.

Принимается n_бз=6.

Пересчитываем ширину бокового забоя поверху:

;

.

Пересчитываем ширину бокового забоя понизу:

;

.

Схему разработки котлована экскаватором «прямая лопата» см.

Приложение 4.

Эксплуатационная производительность экскаватора определяется по формуле:

, где

q_ц - объем ковша экскаватора;

q =0,65 м³;

t_ц - длительность рабочего цикла экскаватора (см. табл. 3);

К_н - коэффициент наполнения ковша экскаватора, принимаем по табл. 6 в [2];

К_н=1;

К_р - коэффициент разрыхления грунта, принимаем из табл. 7 в [2];

К_р=1,1;

К_в - коэффициент использования рабочего времени;

К_В=0,8.

.

6. Определение количества автосамосвалов для обеспечения работы экскаваторов «обратная и прямая лопата»

В данной работе для перевозки разрабатываемого экскаваторами грунта используются автосамосвалы (а/с). Это связано с большим расстоянием в 1,6 км транспортировки грунта до отвала.

Для экскаватора «обратная лопата»:

По табл. 17 [2] исходя из того, что расстояние транспортирования грунта 1,6 км и вместимость ковша экскаватора q=1,6 м³.

Назначаем грузоподъемность а/с: q=12,0 т.

По табл. 3 в [1] выбирается автосамосвал марки КраЗ-256Б.

Характеристики данного автосамосвала приведены в таблице 4.

Таблица 4. Характеристики КраЗ-256Б

Грузоподъемность, т	12,0
Погрузочная высота, м	2,4
Габариты, м - длина - ширина - высота	8,1 2,7 2,9
Полная масса, т	23,2

Объем грунта в кузове автосамосвала q=8,9 м³ (для грунта I категории принимаем по табл. 13 [2]).

Производительность автосамосвала определяется по следующей формуле:

, где

q - объем грунта в кузове автосамосвала, м³;

t_ц - длительность рабочего цикла автосамосвала, с;

К_в - коэффициент использования рабочего времени;

Длительность цикла автосамосвала t_ц определяется по формуле:

, где

t_м, t_п, t_р, t_гх, t_пх - продолжительность операций;

Продолжительность маневрирования при погрузке и продолжительность разгрузки с соответствующим маневрированием (t_м+ t_р) для автосамосвала марки КраЗ-256Б грузоподъемностью 12,0 т принимается по рекомендациям [2].

.

Длительность погрузки грунта (t_п) I категории в автосамосвал с использованием экскаватора марки ЭО-5122, объем ковша которого равен 1,6 м³, принимается по табл. 15 [2].

t_п=2,9 мин.

Продолжительность соответствующего маневрирования, груженого хода, порожнего хода, (t_гх, t_пх) при движении автосамосвалов туда и обратно по одной трассе, принимается:

, где

L - расстояние между пунктами погрузки и разгрузки;

L=1,6 км;

V_ср - средняя скорость передвижения автосамосвалов.

Для асфальтных дорог при дальности перевозки равной 16 км средняя расчетная скорость передвижения автосамосвалов V_ср принимается по табл. 16 [2].

V_ср=31 км/ч=0,517 км/мин.

;

Тогда:

.

Коэффициент использования рабочего времени автотранспорта в течение смены примем по [2];

К_в=0,9.

Подставляя все полученные величины в формулу, получаем:

.

Для обеспечения непрерывной работы экскаватора марки ЭО-5122 необходимо соблюдение соотношения:

, где

N_а/с - количество автосамосвалов;

П^э_а/с и П^э_экс - часовые эксплуатационные производительности одного автосамосвала и экскаватора.

Требуемое количество автосамосвалов N_а/с составит:

;

Принимается количество автосамосвалов марки КраЗ-256Б равное 4.

Для экскаватора прямая лопата:

По табл. 17 [2] исходя из того, что расстояние транспортирования грунта 1,6 км и вместимость ковша экскаватора q=0,65 м³.

Назначаем грузоподъемность а/с: q=8,0 т.

По табл. 3 в [1] выбирается автосамосвал марки МАЗ-503А.

Характеристики данного автосамосвала приведены в таблице 5.

Таблица 5. Характеристики МАЗ-503А

Грузоподъемность, т8,0
Погрузочная высота, м	2,4
Габариты, м - длина - ширина - высота	5,8 2,5 3,3
Полная масса, т	15,4

Объем грунта в кузове автосамосвала q=5,9 м³ (для грунта I категории принимаем по табл. 13 [2]).

Продолжительность маневрирования при погрузке и продолжительность разгрузки с соответствующим маневрированием (t_м+ t_р) для автосамосвала марки МАЗ-503А грузоподъемностью 8,0т принимается по рекомендациям [2].

.

Длительность погрузки грунта (t_п) I категории в автосамосвал с использованием экскаватора марки ЭО-3122, объем ковша которого равен 0,65 м³, принимается по табл. 15 [2].

t_п=3,6 мин.

Продолжительность соответствующего маневрирования, груженого хода, порожнего хода, (t_гх, t_пх) при движении автосамосвалов туда и обратно по одной трассе, принимается:

, где

L - расстояние между пунктами погрузки и разгрузки;

L=1,6 км;

V_ср - средняя скорость передвижения автосамосвалов.

Для асфальтных дорог при дальности перевозки равной 1,6 км средняя расчетная скорость передвижения автосамосвалов V_ср принимается по табл. 16 [2].

V_ср=31 км/ч=0,517 км/мин.

;

Тогда:

.

Коэффициент использования рабочего времени автотранспорта в течение смены примем по [2];

К_в=0,9.

Подставляя все полученные величины в формулу, получаем:

.

Для обеспечения непрерывной работы экскаватора марки ЭО-3122 необходимо соблюдение соотношения:

, где

N_а/с - количество автосамосвалов;

П^э_а/с и П^э_экс - часовые эксплуатационные производительности одного автосамосвала и экскаватора.

Требуемое количество автосамосвалов N_а/с составит:

;

Принимается количество автосамосвалов марки МАЗ-503А равное 5.

7. Выбор машины для планировки дна котлована и определение её производительности

Планировка дна котлована осуществляется с помощью бульдозера. Бульдозер используется той же марки, что и при снятии растительного слоя ДЗ-28, с тяговым усилием 10 тс. Характеристики данного бульдозера приведены в табл. 1. При планировке бульдозер перемещается поступательно челночно (вперёд - рабочий ход, назад - холостой ход).

Эксплуатационная производительность бульдозера на планировочных работах определяется по формуле:

, где

t_ц - длительность рабочего цикла бульдозера, с;

К_в - коэффициент использования рабочего времени;

К_в=0,8;

F - площадь, планируемая за один проход бульдозера, определяемая по формуле:

, где

L - длина гона (захватки) - длина дна котлована;

L=b=80 м;

В-длина отвала бульдозера;

В=3,9 м;

b' - перекрытие захваток (полос при планировке) и уменьшение хода из-за перекоса отвала;

b'=0,5 м.

.

Определяем длительность цикла по формуле:

, где

V_ср - средняя скорость бульдозера при транспортировке и раскладке грунта, принимается по табл. 1.

V_ср=6,4 км/ч.

Тогда длительность цикла равна:

;

Тогда эксплуатационная производительность бульдозера:

.