Подбор комплекта машин для производства земляных работ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Дальневосточный государственный университет путей сообщения

Кафедра: «Строительное производство»

Контрольная работа

«Подбор комплекта машин для производства земляных работ»

Выполнил: Бородинов Е.В. 43П группы

Проверил: Полоз В.Н.

Хабаровск 2012



1. Определение объемов работ

Исходные данные

№ варианта	Длина траншеи (L)	Вид грунта	Ширина траншеи по дну (a)	Глубина траншеи (h)	Глубина промерзания (hпр)
2	1200	Б	0,5	1,9	0,8

Определяем наименование грунта

43п	Вид грунта
Б	Супесь тяжелая с примесью гравия до 10% по объему

Допустимая крутизна откосов траншеи

Вид грунта	Глубина выемки , до
	3 м	5 м
1.Суглинок	1:0,67	1:0,85

С учетом принятой крутизны откоса определяем ширину отрываемой траншеи поверху с:

с = a + 2 m (h - h_пр)

с =0,5+2*0,67(1,9-0,8)=1,974 м

Находим объем мерзлого грунта V_м, разрабатываемого в траншее,

V_м = c h_пр L (м³)

V_м = 1,974*0,8*1200=1895,04м³

и объем талого грунта V_т:

V_т = (a + c) (h - h_пр) L/2 (м³),

V_T= (0,5 + 1,974)*(1,9-0,8)*1200/2=1632,84м³

где L - длина траншеи в метрах.

2. Расчет требуемых параметров ведущей машины

Площадь поперечного сечения траншеи

F_тр = с h_пр + (a + c) (h - h_пр)/2 (м²),

F _тр = 1,5792+0,682= 4,2934м²

а площадь поперечного сечения отвала F_от с учетом первоначального разрыхления грунта после его разработки :

F_от = F_тр К_р (м²),

F_от = 4,2934*1,15=4,937м²

где К_р - коэффициент первоначального разрыхления грунта

Значения коэффициентов первоначального разрыхления К_р

Вид грунта	Значения Кр
Песок	1,15

Высота отвала d, которая не должна превышать высоту выгрузки принятого экскаватора Нвт, составит:

d =vFот < H_вт. от F

d = v1,4651 = 2,22

Расстояние от оси траншеи до оси отвала е, которое не должно превышать наибольший радиус выгрузки экскаватора R_вт,

е = c / 2 + 0,5 + d < R_вт.

e = 2,05/2+0.5+2,29 = 3,707

После произведенных расчетов на базе прил. 2 или источника [7] подбирается 3 марки экскаваторов с обратной лопатой, у которых высота выгрузки грунта не менее величины d, а радиус выгрузки грунта - не менее величины е. Технические параметры выбранных экскаваторов сводятся в таблицу.

Технические характеристики экскаваторов

Наименование параметра	Един. изм.	Марка экскаватора
		ЭО- 2621	ЭО- 3122	ЭО- 3221
1. Вместимость ковша 2. Наибольший радиус резания 3. Наибольшая глубина копания	куб.м м м	0,25 5,3 3,0	0,63 7,75 4,8	0.63 7.9 4.5
4. Радиус выгрузки 5. Наибольшая высота выгрузки 6. Мощность двигателя 7. Масса	м м кВт т	4,4 3,2 44 5,9	6,8 4,5 55 14,3	6.9 5.02 55 13.8

3. Определение состава строительных процессов и используемых средств механизации

По заданию необходимо подобрать три варианта комплексной механизации отрывки траншеи. Под вариантом механизации подразумевается любое сочетание принятых способов производства работ и используемых средств механизации.

В каждом варианте определяется набор простых процессов и используемых при этом строительных машин на основе области их применения и рекомендаций, изложенных в соответствующих параграфах ЕНиР.

В зависимости от глубины промерзания грунта рекомендуются следующие способы его подготовки к разработке:

• при h_пр не более 0,5 м - рыхление грунта тракторными рыхлителями (§ Е2-1-2);

• при h_пр не более 1,3 м - рыхление грунта клин-молотом, подвешенным к стреле экскаватора (§ Е2-1-3);

• при h_пр не более 1,8 м - нарезка мерзлого грунта на крупные или мелкие блоки баровой машиной (§ Е2-1-4).

Так как по заданию глубина промерзания грунта h_пр равна 0,55м, то для подготовки к разработке грунта подходят два последних способа. Их описание приведено ниже.

1 вариант

1. Сплошное рыхление мерзлого грунта - клин-молот, подвешенный к стреле экскаватора-драглайна Э-652В (§ Е2-1-3).

2. Разработка мерзлого и талого грунта в отвал - экскаватор ЭО-3221 с обратной лопатой (§ Е2-1-13)

2 вариант

1. Нарезка мерзлого грунта на крупные блоки - баровая машина КМП-3 (§ Е2-1-4).

2. Транспортирование блоков в отвал - бульдозер ДЗ-42 на тракторе ДТ-75 (§ Е2-1-23).

3. Разработка талого грунта в отвал - экскаватор ЭО-3122 с обратной лопатой (§ Е2-1-13).

3 вариант

1. Нарезка мерзлого грунта на мелкие блоки - баровая машина КМП-3 (§ Е2-1-4).

2. Разработка мерзлого и талого грунта в отвал - экскаватор ЭО-4321Б с обратной лопатой (§ Е2-1-13).

4. Технические характеристики используемых средств механизации

Технические характеристики используемых для разработки грунта средств механизации сведены в таблицы ниже. Данные взяты из ЕНиР2-1.

Экскаватор-драглайн Э-652В §Е2-1-11

Характеристика	Показатель
Вместимость ковша, м3 - с зубьями - со сплошной режущей кромкой	0,65 0,65-0,8
Длина стрелы, м	5,5
Радиус выгрузки в транспорт, м	9,2
Наибольшая глубина копания, м - для траншей - для котлованов	5,6 4
Радиус выгрузки в транспорт, м	5
Высота вырузки в транспорт, м	2,3
Мощность, кВт	59
Масса экскаватора, т	20,5

Баровая машина КМП-3§Е2-1-4

Характеристика	Показатель
Число баров, шт.	2
Длина бара, м	2-2,8
Расстояние между осями режущих цепей, м	0,7
Ширина нарезаемой щели, м	0,14
Глубина нарезаемой щели, м	1,7
Мощность двигателя трактора, кВт (л.с.)	80
Марка трактора	Т-100

Бульдозер ДЗ-42

Характеристика	Показатель
Тип отвала	Неповоротный
Длина отвала, м	2,56
Высота отвала, м	0,81
Управление	Гидравлическое
Мощность, кВт (л.с.)	55
Марка трактора	ДТ-75
Масса бульдозерного оборудования, т	1,07

5. Расчет размеров блоков и длины нарезаемых щелей

2 вариант

Размеры крупных блоков в плане зависят от ширины траншеи поверху (С) и определяются из условий:

• масса одного блока должна составлять 4-6 т;

• во избежание разрушения блока при транспортировке его форма в плане должна быть близка к квадрату. В крайнем случае, размеры блока в плане не должны различаться более чем на 40%.

Для траншеи шириной С =1,974 м, изображенной на рис. 3, принимается одна продольная щель (т.к. с=1,974< 3м).

Рис. 3. Нарезка мерзлого грунта на крупные блоки

Следовательно, соотношение сторон блока в плане

1,974 : 2.00 = 0,987 < 1,4

А масса блока при глубине промерзания грунта h _пр = 1,15 м равна:

Q = 2х 1,974х 0,72х 1,65= 4,69т <10 т,

Где1,65- плотность грунта (супесь тяжелая с примесью гравия свыше 10% по объему), принимаемая по прил. 1 технической части ЕНиР, т/м³.

Таким образом, оба условия, изложенные выше, соблюдаются.

Количество продольных щелей при нарезке крупных блоков равно 1, а число поперечных щелей, нарезаемых через 2 м по длине траншеи, составляет:

N _поп =1200 : 2 + 1 =601шт,

где 1200 - длина траншеи (L), м.

Общая длина нарезаемых продольных и поперечных щелей во втором варианте:

L_Щ = 1200 х 2 + 1,974х 601 = 3588,35 м.

3 вариант

При мелкоблочном способе для удобства извлечения ковшом экскаватора нарезанных блоков они должны:

• иметь объем не превышающий 80% от вместимости ковша экскаватора, применяемого для извлечения блоков;

• иметь в плане форму ромба со стороной d, равной

d = 0,8

где q - вместимость ковша экскаватора, используемого для извлечения мелких блоков, в м³ (q = 0,63 м³)

d = 0,8 = 0,68 м

Рис. 4. Нарезка мерзлого грунта на мелкие блоки

Количество нарезаемых продольных щелей при мелкоблочном методе

N_пр = c / d + 1 = 1,974/ 0,68 + 1 = 4шт.

Так как поперечные щели нарезаются под углом 60 град. к оси траншеи, то их длина составит:

f = с / sin(60 град) = 1,974 / 0,866 = 2,27 м

а их количество:

N_поп = L / d + 1 = 1200 / 0,68 + 1 = 1766 шт.

Общая длина нарезаемых щелей по третьему варианту

L _Щ = L х N_пр + f х N поп, (м)

L _Щ = 1200 х 4 + 2,27 х 1766 = 8808,82м



6. Разработка технологических схем отрывки траншеи

1 вариант

Рыхление грунта клин-молотом

В выполнении работ занято 2 человека

2 вариант.

Нарезка мёрзлого грунта на крупные блоки

В выполнении работ занято 5 человек

3 вариант.

Нарезка мёрзлого грунта на мелкие блоки

Рис. 5. Нарезка мерзлого грунта на мелкие блоки: 1-Баровая машина КМП-3; 2-Экскаватор ЭО-3221; 3-Отвал

В выполнении работ занято 2 человека

7. Определение производительности машин

Нормативная производительность используемых средств механизации за смену П_н рассчитывается по данным ЕНиР:

П_н = 8 * И / (К * Н_вр.м ) (ед.продукции / смену),

где И - измеритель, на который рассчитана норма машинного времени; К - поправочный коэффициент; Н_вр.м - норма машинного времени, маш-ч / измеритель продукции.

Поправочные коэффициенты применяются:

• в первом варианте при рыхлении мерзлого грунта экскаватором, оборудованным клин-молотом, К = 1,2 (на полосе шириной менее 3 м) (ПР-1, § Е2-1-3)

• во втором и третьем вариантах К = 1,7 (при нарезке щелей длиной менее 2 м) (ПР-3, § Е2-1-4)

Так как при крупноблочном и мелкоблочном методах поправочный коэффициент применяется только к коротким (поперечным) щелям, то усредненный поправочный коэффициент К_ср, вводимый при расчете нормативной производительности баровой машины, равен

К_ср = (L_пр + К * L_поп) / (L_пр + L_поп),

где L_пр и L_поп - соответственно общая длина продольных и поперечных щелей, м; К = 1,7 - величина поправочного коэффициента, вводимого на длину коротких щелей.

Величина нормы машинного времени зависит от группы талого и мерзлого грунта.

Кроме того, при рыхлении мерзлого грунта экскаватором, оборудованным клин-молотом, она зависит от глубины промерзания грунта, при нарезании блоков баровой машиной - от глубины щелей, а при разработке грунта одноковшовым экскаватором - от типа экскаватора (с гидравлическим или механическим приводом), вместимости ковша и способа выгрузки грунта (в транспортное средство или в отвал).

Вид работы и применяемая машина	Группа грунта
1. Рыхление мерзлого грунта клин-молотом	IIIм
2. Разработка предварительно разрыхленного мерзлого грунта одноковшовым экскаватором	IIIм
3. Разработка талого грунта одноковшовым экскаватором	IIIм
4. Нарезка щелей в мерзлом грунте баровой машиной	IVм
5. Перемещение предварительно разрыхленного мерзлого грунта бульдозером	IIIм

1 вариант

1. Сменная нормативная производительность клин-молота на экскаваторе Э-652В согласно § Е2-1-3, (грунт группы IIIм, глубина промерзания 0,8 м, ширина траншеи 1,974м) составит

Пн = 8 * И / (К * Н_вр.м ),

где И - измеритель, на который рассчитана норма машинного времени (100 куб.м для клин-молота); К - поправочный коэффициент [К = 1 (ПР-1, § Е2-1-3)]; Н_вр.м - норма машинного времени для клин-молота при разработке грунта группы IIIм (Н_вр.м = 8,4 маш/час - § Е2-1-3).

Пн = 8 х 100 / (8,4 х 1) = 95 м³/смену.

2. Сменная нормативная производительность гидравлического экскаватора ЭО-3221 с обратной лопатой при разработке разрыхленного мерзлого грунта согласно § Е2-1-13,табл. 5 (группа грунта IIIм) равна

Пн = 8 * И / Н_вр.м ,

где И - измеритель, на который рассчитана норма машинного времени (100 куб.м для экскаватора); Н_вр.м - норма машинного времени для экскаватора ЭО-3221 (вместимость ковша q = 0,63 м³) при разработке грунта группы I м (Н_вр.м = 1,6 маш/час - § Е2-1-13, таб.5).

Пн = 8 х 100 / 1,6 = 500 м³/смену.

3. Сменная нормативная производительность экскаватора ЭО-3221 (вместимость ковша q = 0,63м³) при разработке талого грунта согласно § Е2-1-13, табл. 5,(группа грунта IIIм; Н_вр.м = 2,5 маш/час)

Пн = 8 х 100 / 2,5 = 320 м³/смену.

2 вариант

1. Сменная нормативная производительность баровой машины КМП-3 согласно § Е2-1-4 (грунт группы IV м, глубина промерзания 0,8м ширина траншеи 1,974м) составит

Пн = 8 * И / (К_ср * Н_вр.м ),

где И - измеритель, на который рассчитана норма машинного времени (100 пог.м для баровой машины); К_ср - усредненный поправочный коэффициент; Н_вр.м - норма машинного времени для баровой машины при разработке грунта группы IV м (Н_вр.м = 18.5 маш/час - § Е2-1-4, 1; б).

К_ср = (L_пр + К * L_поп) / (L_пр + L_поп),

где L_пр и L_поп - соответственно общая длина продольных и поперечных щелей, м; К = 1 - величина поправочного коэффициента.

К_ср = (4800+ 1 * 4008,82) / (4800 + 4008,82) = 1

Пн = 8 х 100 / (18.5 х 1) = 43.2 м³/смену.

• Сменная нормативная производительность бульдозера Д-42 на тракторе ДТ-75 при транспортировке блоков в отвал на расстояние до 10 м рассчитывается по данным § Е2-1-23), с поправочным коэффициентом К = 2, учитывающим заводку троса в щели и строповку блоков двумя разнорабочими:

Пн = 8 * И /( K * Н_вр.м),

где И - измеритель, на который рассчитана норма машинного времени (100 куб.м); Н_вр.м = 1,3 маш/час (§ Е2-1-13, табл.2, 1-в); K = 2

Пн = 8 х 100 / 2 * 1,3 = 308 м³/смену.

3. Сменную нормативную производительность экскаватора ЭО-3122 (вместимость ковша 0,63 м³) при разработке талого грунта согласно § Е2-1-13 (группа грунта IIIм) найду по формуле:

Пн = 8 * И / Н_вр.м ,

где И = 100 м³; Н_вр.м = 2,5 маш/час (§ Е2-1-13, табл. 5, 4-ж)

Пн = 8 х 100 /2,5 = 320 м³/смену.

3 вариант

1. Сменная нормативная производительность баровой машины КМП-3 согласно § Е2-1-4 (грунт группы IV м, глубина промерзания 0,8м ширина траншеи 1,974м) составит

Пн = 8 * И / (К_ср * Н_вр.м ),

где И - измеритель, на который рассчитана норма машинного времени (100 пог.м для баровой машины); К_ср - усредненный поправочный коэффициент; Н_вр.м - норма машинного времени для баровой машины при разработке грунта группы IVм (Н_вр.м = 18,5 маш/час - § Е2-1-4, 1; в).

Пн = 8 х 100 / (18,5 х 1) = 43,24 м³/смену.

2. Сменную нормативную производительность экскаватора ЭО-

3221 (вместимость ковша 0,63 м³) при разработке мерзлого грунта согласно § Е2-1-13 (группа грунта IIIм) найду по формуле:

Пн = 8 * И / Н_вр.м ,

где И = 100 м³; Н_вр.м = 2,5маш/час (§ Е2-1-13, табл. 5,)

Пн = 8 х 100 / 2,5 = 533 м³/смену.

3. Сменную нормативную производительность экскаватора ЭО-4321Б (вместимость ковша 0,8 м³) при разработке талого грунта согласно § Е2-1-13 (группа грунта III) найду по формуле:

Пн = 8 * И / Н_вр.м ,

где И = 100 м³; Н_вр.м = 2,2 маш/час (§ Е2-1-13, табл. 5,)

Пн = 8 х 100 / 2,5 = 320 м³/смену.

8. Расчет технико-экономических показателей и сравнение вариантов

Эффективность каждого сравниваемого варианта производства земляных работ оценивается системой технико-экономических показателей:

1. Продолжительность выполнения строительных процессов по варианту

t = V / Пн (cмен),

где V - объем работ по строительному процессу (раздел 2) ; Пн - нормативная сменная производительность машины, рассчитанная в разделе 7.

1 вариант

1. Продолжительность рыхления мерзлого грунта клин-молотом (V_м = 1895,04м³; Пн = 95 м³/смену) составит:

t = 1895,04 / 95 = 20 смен

2. Продолжительность разработки экскаватором ЭО-2621 разрыхленного мерзлого грунта (V_м = 1895,04м³; Пн = 500 м³/смену) составит:

t = 1895,04 / 500 = 4 смены

3. Продолжительность разработки гидравлическим экскаватором ЭО-2621 талого грунта (V_т = 1632,84 м³; Пн = 320 м³/смену) составит:

t = 1632,84 / 320 = 5 смен

2 вариант. Продолжительность нарезки щелей определяется делением общей длины продольных и поперечных щелей на сменную производительность баровой машины в пог. м / смену.

1. Продолжительность нарезки щелей баровой машиной МП-3 (L_Щ = 1611.6 м; Пн = 43.2 м³/смену) составит:

t = 1632,84 / 43.2 = 38 смен

2. Продолжительность транспортировки блоков бульдозером Д-42 на тракторе ДТ-75 (V_м = 1862.43м³; Пн = 308 м³/смену) составит:

t = 1895,04 / 308 = 6 смен

3. Продолжительность разработки гидравлическим экскаватором ЭО-3122 талого грунта (V_т = 1611.6 м³; Пн = 320 м³/смену) составит:

t = 1632,84 / 320 = 5 смен

3 вариант

1. Продолжительность нарезки щелей баровой машиной МП-3 (L_Щ = 5902,32м; Пн = 43.24 м³/смену) составит:

t = 8808,82/ 43.24 = 204 смены

2. Продолжительность разработки экскаватором ЭО-4321Б мерзлого грунта (V_м = 1862.43 м³; Пн = 533 м³/смену) составит:

t = 1895,04 / 533 = 4 смен

2. Общая трудоемкость работ по варианту

Т = ? n х t (чел-смен),

где n - количество рабочих, занятых на выполнении процесса (см. раздел 6)

1 вариант

Т = 2*20 + 2*4 + 2*5 = 58 чел-смен

2 вариант

Т = 5*38 + 5*6 + 5*5 = 245 чел-смен

3 вариант

Т = 2*136 + 2*4 + = 416 чел-смен

3. Удельные энергозатраты по варианту

Э = W / П_вед (кВт / ед. продукции),

где W - суммарная мощность двигателей всех средств механизации, используемых в варианте, кВт; П вед - сменная нормативная производительность ведущей машины в варианте, ед. продукции / смену.

1 вариант

W = W_{драглайна} + W_экск. кВт

W = 59 +44 = 103 кВт

П_вед = (Пм х Vм + Пт х Vт) / (Vм + Vт) (м³/смену),

где Пм и Пт - соответственно сменная производительность экскаватора при разработке мерзлого и талого грунта, м3 / смену( см. разд. 7) ; Vм и Vт - соответственно объемы мерзлого и талого грунта в м3, рассчитанные в разд. 2.

П_вед = (500 х 1895,04+ 320 х 1632,84) / (1895,04+1632,84) = 392 м³/смену

Э = 103 / 932 = 0,262 кВт/ед. продукци

2 вариант

W = W_{бар.маш.} + W_б. + W_экск. кВт

W = 80 + 55 + 55 = 190 кВт

П_вед = 392 м³/смену

Э = 190 / 392 = 0,484 кВт/ед. продукции

3 вариант

W = W_{бар.маш.} + W_экск. кВт

W = 80 + 55 = 135 кВт

П_вед = (Пм х Vм + Пт х Vт) / (Vм + Vт) , (м³/смену)

П_вед = (533 х 1895,04+ 320 х 1632,84) / (1895,04+1632,84) = 434,41 м³/смену

Э = 135 / 434,41 = 0,310 кВт/ед. продукции

Рассчитанные по трем вариантам производства земляных работ показатели сведу в таблицу для их сопоставления.

Наименование показателя	Ед. изм.	Варианты
		1	2	3
1. Продолжительность работ	смен	20	38	204
2. Трудоемкость работ	чел-смен	58	245	416
3. Удельная энергоемкость	кВт / ед. продукции	0,262	0,484	0,31

В результате сопоставления полученных показателей наиболее рациональным является первый вариант.

9. Построение циклограммы

При поточном строительстве весь фронт работ разбивается на равновеликие захватки, а выполняемый производственный процесс - на частные потоки, в качестве которых выступают простые строительные процессы. Графическим изображением строительного потока в пространстве и времени является циклограмма, на которой по оси абсцисс откладывается продолжительность работ, а по оси ординат - захватки.

Для выбранного варианта производства работ:

- продолжительность рыхления мерзлого грунта - 20 смен;

- продолжительность разработки мерзлого грунта - 4 смены;

- продолжительность разработки талого грунта -5 смен.

Для построения циклограммы производство работ по двум процессам принимается в одну смену а по первому процессу в две смены. Тогда сроки выполнения простых процессов составят:

• рыхление мерзлого грунта - 10 дней;

• разработка мерзлого грунта - 4 дня;

• разработка талого грунта - 5 дней.

Общая продолжительность разработки траншеи, осуществляемая поточным методом, при ритмичном потоке

t = К (m + n - 1) = 1 (10 + 3 - 1) = 12 дней,

где К = 1 дню - ритм потока; m - число захваток, равное продолжительности частного потока с наибольшим сроком работ; n - количество частных потоков.

Таким образом, при разработке траншеи будет три частных потока и десять захваток (по максимальной продолжительности процессов в варианте). траншея экскаватор механизация

Циклограмма поточного производства земляных работ:

1 - нарезка мерзлого грунта на блоки баровой машиной КМП-3;

2 - перемещение блоков в отвал бульдозером ДЗ-42;

3 - разработка талого грунта экскаватором ЭО-3122

Средняя длина захватки L з, разрабатываемой за один день, при длине траншеи L = 1200 м составит

L з = 1200 / 12 = 100м.

Размещено на Allbest.ru

...