Транспортное обеспечение геологоразведочных работ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчётные работы

по транспортному обеспечению геологораведочных работ

Москва 2015



Расчёт производительности дорожно-строительных машин.

Наиболее распространенными дорожно-строительными машинами в геологоразведочных организациях являются бульдозеры и скреперы.

Расчёт производительности бульдозера при дорожно-строительных работах. скрепер бульдозер строительный топливо

С помощью бульдозера выполняются практически все виды земля ных работ: образование выемок и насыпей; перемещение грунта; планировка; уплотнение породы и другие. При возведении насыпей применя ется поперечная или продольная отсыпка грунтов.

При поперечной отсыпке грунт забирается бульдозером с боко вых сторон относительно профиля насыпи и короткими поперечными ходами перемещается к оси насы пи. При этом применяется челночная схема. Бульдозер возвращает ся от насыпи к месту срезания грунта задним ходом. Затраты времени на холостой ход бульдозера незначительны, т.к. расстояние до этого места не превышает 50м. При продольной отсыпке расстояние от насы пи до места срезания (забора) грунта достигает 100м, поэтому применяется кольцевая схема движения бульдозера. Бульдозер в этом случае возвращается от насыпи к месту забора грунта передним ходом.

С увеличением расстояния перемещения грунта возрастают (за счет рассыпания в стороны) потери, особенно значительные в сыпу чих породах. Для снижения потерь целесообразно бульдозер направ лять по одному и тому же следу, поскольку образующиеся по обеим сторонам валы препятствуют рассыпанию грунта.

Для перемещения породы на значительные расстояния (100м и более) транспортировка грунта осуществляется с формированием промежуточных валов. Применение двух или трех, совместно работающих буль дозеров наиболее эффективно. Два бульдозера вместе перемещают в 1,5 раза больше грунта, чем оба порознь.

В пересохших и твердых грунтах срезание грунта на горизонтальной площадке рекомендуется осущест влять по гребенчатой схеме, а во всех мягких и слегка влажных грунтах по клиновой схеме.

1. Производительность бульдозера (П_б, м³/ч) может быть опреде лена по формуле:

П_б = [G · K_в]/T,

где G - объем грунта, перемещаемого бульдозером, м³; K_в - коэффициент использования бульдозера во времени (K_в = 0,11- 0,9);

Т - продолжительность цикла, ч.

Объем грунта м³:

G = [L· h² · k_п]/[2tg· K_р],

где h - высота отвала, м; L - длина отвального щита (отвала), м;

k_п - коэффициент потерь (k_п = 0,5 - 0,9; изменяется в зависимости от расстояния перемещения грунта); - угол естественного откоса, градус, K_р - коэффициент разрыхления грунта,

Таблица 1. Значения угла естественного откоса в зависимости от влажности пород

Вид грунта	Угол естественного откоса, градус
	для сухой породы	для влажной породы	для мокрой породы
Песок мелкозернистый	25	30 - 35	15 - 20
Песок среднезернистый	28 - 30	35	25
Песок крупнозернистый	30 - 35	32 - 40	25 - 27
Торф	40	25	15
Растительный грунт	40	35	25
Гравий	35 - 40	35	30
Щебень	32 - 45	36 - 48	30 - 40
Глина жирная	40 - 45	35	15 - 20
Суглинок	40 - 50	35 - 40	25 - 30



Таблица 2. Значения коэффициентов разрыхления грунтов

Наименование грунтов	Коэффициент разрыхления
Лёссовидный суглинок, рыхлый влажный лесс, гравий размером до 15мм	1,14 - 1,28
Жирная глина, тяжелый суглинок, крупный гравий	1,24 - 1,3
Ломовая глина, суглинок со щебнем	1,26 - 1,32
Отвердевший лёсс, мягкий мергель, опока	1,33 - 1,37
Песок, супесь	1,08 - 1,17
Растительный грунт, торф	1,2 - 1,3

Продолжительность цикла, с,

T = [L_р /V_р] +[L_п /V_п]+[L_х /V_х] + t_м,

где L_р, L_п, L_х - соответственно длинна пути резания, перемещения грунта и холостого хода бульдозера, м;

V_р, V_п, V_х - соот ветственно скорость бульдозера при резании, перемещении грунта и холостом ходе, м/с;

t_м - время, отводимое на маневры в цикле (t_м = 15 - 20с).

Длина пути резания (м) определяется из выражения:

L_р = G /(L·В),

где, G - объем грунта, перемещаемого бульдозером, м³; В - толщина снимаемого слоя, м; L - длина отвального щита (отвала), м.

Скорость движения бульдозера при резании грунта не превы шает 2,5 - 3,5км/ч, а при перемещении грунта 5 - 7км/ч.

Линейные размеры отвала, толщина срезаемого слоя и скорость движения базового трактора принимаются по таблице 3.



Таблица 3. Параметры бульдозеров для расчёта их производительности

Параметры	Тип бульдозера
	ДЗ-42Г	ДЗ-162	ДЗ-101А	ДЗ-130
Базовый трак тор	ДТ-75НР-С2	Т-4АП2-С1	Т-90П
Скорость, км/ч: передний ход задний ход	5,3…………..11,18	2,2……….9,3	3…..11
	4,54	4,0….6,1	3,7…8,2
Длина отвала, м	2,52	2,6	2,56
Высота отвала, м	0,8	1,0	0,95	0,8
Толщина срезаемого слоя, м	0,41	0,31	0,3
Параметры	Тип бульдозера
	ДЗ-171.1.05	ДЗ-109.1	ДЗ-171.1	ДЗ-110В
Базовый трак тор	Т-170	Т-130МГ-1	Т-170	Т-130МГ-1
Скорость, км/ч: передний ход задний ход	3,7…..12,2	3,7….10,27	3,7…..12,2	3,7….10,27
	3,6…..9,9	3,56…..9,9	3,6…..9,9	3,56…..9,9
Длина отвала, м	4,12	3,22
Высота отвала, м	1,14	1,1	1,3
Толщина срезаемого слоя, м	0,535	0,47	0,46	0,4

Таблица 4. Задания для расчета производительности бульдозеров

№	Тип бульдозера	Вид породы (грунта)	Длина пути перемещения, м
1	ДЗ-171.1.05	Песок мелкозернистый (сухой)	10
2	ДЗ-42Г	Песок мелкозернистый (влажный)	15
3	ДЗ-109.1	Песок крупнозернистый (мокрый)	20
4	ДЗ-162	Торф (сухой)	25
5	ДЗ-171.1	Растительный грунт (сухой)	30
6	ДЗ-101А	Щебень (сухой)	40
7	ДЗ-110В	Гравий (влажный)	50
8	ДЗ-130	Глина жирная (сухая)	35
9	ДЗ-109.1	Суглинок (сухой)	55
10	ДЗ-162	Растительный грунт мокрый	30
11	ДЗ-171.1.05	Песок крупнозернистый сухой	40
12	ДЗ-42Г	Торф (мокрый)	25
13	ДЗ-171.1	Щебень (мокрый)	45
14	ДЗ-101А	Гравий сухой	45
15	ДЗ-130	Суглинок (мокрый)	35



Расчёт производительности скрепера при дорожно-строительных работах.

При транспортировке грунта на расстояние до 3000м ис пользуются прицепные и самоходные скреперы. Полный цикл работы скрепера включает: резание грунта и наполнение ковша; транспортировку грунта; разгрузку ковша; обрат ный (холостой ход).

Ковш наполняется грунтом при прямолинейном движении скре пера в опущенном положении и заглублённых в грунт ножах. Грунт поступает в ковш при постоянной толщине стружки и ширине резания, а также при гребенчатом способе с переменной толщиной стружки. Лучшее наполнение ковша получается при разра ботке грунтов, имеющих оптимальную влажность. Скорость перемещения груженого скрепера должна быть максимальной. Она зависит от дальности транспортировки грунта, состояния дорог и мощности трактора (тяга ча).

Дальность транспортировки в зависимости от вместимости ковша и типа скрепера приведена в таблице 5.

Таблица 5

Тип Скрепера	Дальность транспортировки, м; (вместимость ковша), м3
Прицепной	до 300 (4,5 - 8)	до 500 (8 - 8,8)	до 750 (8,8 - 18)	до 750 (18)
Самоходный	до 300 (4,5)	500 - 1500 (4,5 - 8)	750-2000 (8,3 - 16)	1000-3000 (16 - 25)

Разгрузка скрепера при прямолинейном движении производится послойно, горизонтальными рядами от бровок к середине насыпи. Толщина отсыпаемого слоя обычно составляет 20-30см, а для сыпучих грунтов 10-15см. Отсыпку грунта начинают с пониженных мест.

Рациональную схему движения скреперов заранее предусматрива ют, руководствуясь следующими требованиями: путь движения при загрузке и разгрузке ковша скрепера должен быть прямолинейным, а путь доставки к месту отсыпки кратчай шим; забой должен быть достаточной длины для заполнения ковша скрепера; длина фронта разгрузки должна быть достаточ ной для полной разгрузки ковша.

Наиболее распространенные схемы движения скреперов имеют форму в виде эллипса или восьмерки.

1. Производительность скрепера (П_с, м³/ч) определяется по фор муле:

П_с = [V · К_н · K_в]/[T · К_р],

где V - вместимость ковша, м³;

К_н - коэффициент наполнения ковша (0,8 - 0,9);

K_в - коэффициент использования скрепера во временя (0,8 - 0,9);

К_р - коэффициент разрыхления грунта;

T - продолжительность цикла, с:

T = [(L_н / V_н) + (L_п / V_п) + (L_в / V_в)] + [(L_p+ L_п+ L_о) / V_x]+ t_м,

где L_н, L_п, L_в - соответственно длины пути наполнения ковша, перемещения грунта и выгрузки ковша, м;

V_н, V_п, V_в, V_x - соответственно скорости скрепера при резании и наполнении ковша, при перемещении грунта, выгрузке ковша, и холостом ходе скрепера м/с; t_м - время на маневры в цикле (t_м = 25 - 35с).

Скорость передвижения скрепера при резании 2,5 - 3,5км/ч, скорость при разгрузке на прямолинейном участке 5-8км/ч.

При транспортировке грунта скорость движения должна быть максимальной.

Расчёт предельного угла подъёма автомобиля.

Предельный угол подъема автомобиля в % (промиль) может быть определен из выражения:



I_max= D_max - щ_o - j,

где D_max - максимальный динамический фактор автомобиля, представляющий собой отношение избыточной тяговой силы к полной массе автомобиля;

щ_o - коэффициент сопротивления качению (в основном зависит oт состояния дорожного покрытая);

j - относительное ускорение, характеризующее интенсивность разгона, торможения:

j = 102[1+y]·а,

где, y - коэффициент инерции вращающихся масс (y = 0,3 - 0,7);

а - ускорение автомобиля (а = 0,1 - 0,3 м/с²).

D_max = [(1000 · Р_сц · f_c) /Р] - [W_в / Р],

где, Р_сц - сцепная масса автомобиля, т; Р - полная масса автомобиля; т;

f_c - коэффициент сцепления;

W_в - сопротивление воздушной среды,

W_в = [с · S · V² ]/3,6²,

где с - коэффициент обтекаемости (с = 0,6 - 0,8); V - скорость автомобиля (при V до 15км/ч сопротивлением воздушной среды можно пренебречь);

S - площадь лобового сечения автомобиля, м²;

S = (b_к · h_к),



где, b_к - ширина колеи, м; h_к - высота автомобиля по кабине, м.

Расчёт расхода топлива автомобиля.

Дорожные условия влияют на следующие элементы эксплуатацион ных расходов автомобильного транспорта: техническое обслуживание и ремонт; топливо и смазочные материалы; амортизацию подвижного состава; износ и ремонт автомобильных шин.

На расход топлива кроме дорожных условий влияют: квалифика ция водителя; подготовка автомобиля к эксплуатации в зимних и летних условиях; экономичное управление автомобилем.

Установлено что средние значения интенсивности разгона авто мобиля изменяются в пределах от 5 до 0,9 м/с². С понижением температуры ухудшаются процессы смесеобразова ния, затрудняется пуск двигателя, и увеличиваются непроизводитель ные потери топлива, связанные с увеличением сопротивления движе нию автомобиля. В подготовительный период необходимо свести к ми нимуму эти отрицательные явления. Для этого надо заправить агрега ты и систему автомобиля соответствующими сортами масел, смазок и рабочих жидкостей.

В дальнейшем обратить внимание на техническое состояние агрегатов и систем, на их готовность к зимней эксплуатации. Заключительный этап подготовки автомобиля связан с проведением комплекса работ, направленных на повышение эффективности пуска двигателя и теплорегулирущего комплекса в целом (утеплите льный чехол, шторка радиатора, отопление и вентиляция кабины). Колебание температуры в пределах от +15 до -35^ОС приводит к увели чению расхода топлива за счет интенсивного испарения в поплавко вой камере и снижения коэффициента избытка воздуха. Необходимо организовать правильную работу теплорегулирущего комплекса двигателя.

Однако определяющее влияние на расход топлива оказывают дорожные условия. Расход топлива определяют путем замеров при опыт ной эксплуатации. Влияние типа дорожного покрытия на техническое обслуживание (ТО) и текущий ремонт, (расход топлива и смазочных материалов, замена шин, накладные расходы) в среднем следующие (в %): усовершенствованные - 100; переходные - 104; грунтовые дороги - 11З.

Количество горючего, расходуемого автомобилем, зависит от длины пробега, веса груза, дорожных условий и других факторов. В нормальных условиях эксплуатации норма расхода топлива складывается из двух частей: из нормы на пробег (на 100км) и нормы на перевозку груза (100 т. км).

Норма расхода топлива на перевозку груза (Н_г) для бензиновых автомобилей 2,5л - на одну тонну, перевозимую на 100км. Для дизельных автомобилей - 1,5л.

Для автопоездов учитывается как масса груза на прицепе, так и масса самого прицепа (норма та же), при этом норма расхода на пробег остается неизменной, но расход топлива на рейс возрастает, за счет увеличения объема грузоперевозок.

Расход топлива на рейс в нормальных условиях эксплуатации может быть найден по формулам: для автомобиля,

V = l₁₀₀ (H_р+ H_г · g)

для автопоезда,

V = l₁₀₀[H_р+ H_г· (g_п+g)],

где l₁₀₀ - расстояние перевозки в сотнях километров; g_п - масса прицепа; g - масса груза на автомобиле или автопоезде, т.

Если автомобиль совершает обратный пробег вхолостую или с другим количеством груза, то рассчитывается расход топлива на обрат ный рейс.

В сложных дорожных условиях эксплуатация автомобиля норма расхода топлива на пробег увеличивается. При движении по бездорожью на 15%, а при работе на Крайнем Севере на 23%.

В зимний период при температуре ниже нуля: при работе в южных районах на 5%; при работе в умеренной зоне на 10%; при работе на Севере на 15%; при работе на Крайнем Севере на 20%; при работе в горах на 15%.

Если действуют одновременно несколько усложняющих условий, процент увеличения Н_п складывается. В этом случае расход топлива на рейс находится по формулам: для автомобилей,

V = l₁₀₀ [H_п· К + H_г· g];

для автопоездов

V = l₁₀₀ [H_п · К + H_г · (g_п + g)],

где К - суммарный коэффициент увеличения нормы на пробег.

Расчёт водопропускного сооружения.

При небольших поперечных размерах водотоков пересекающих трассу дороги целесообразно вместо мостов устраивать малые водо пропускные сооружения различной конструкции - деревянные, железо бетонные или металлические трубы - либо простейшие сооружения из дерева треугольного либо прямоугольного поперечного сечения.

Водопропускные сооружения устанавливаются на малых водотоках, которые в сухой период маловодны или вообще пересыхают, но разливаются в период дождей или таяния снегов. Для того чтобы дорога не вышла из строя во время разлива, водопропускные сооружения рассчитываются на максимальные поступления воды. Если дорога эксплуатируемся только на протяжении сезона, то расчет ведется на возможный ливневый сток. При эксплуатации дороги круглый год рассчитывается величина ливневого стока и стока талых вод и бе рется наибольшая.

Выделяются три режима пропуска вода через водопропускные сооружения: безнапорный, полунапорный и напорный.

Режим пропуска воды зависит от расположения водопропускного сооружения по отношению к её поверхности.

Порядок расчёта.

1). Рассчитывается величина ливневого стока, м³/с: Q₁ = 0,56 h·F,

где h -толщина слоя стока, м; h = (0,3 + 0,4)·H_о, где Н_o - количество осадков; F - площадь водосбора, км², (определяется на карте).

2). Рассчитывается величина стока талых вод, м³/с:

Q₂ = [U · F ] / [4,5· (4 + ф)]

где U - объем стока а тысячах кубометров с 1км площади водосбора (берется из таблицы 5.1.); ф - время сдвига пика паводка, ч; ф = t · L, где t - время отекания потока к логу, в приближенных расчетах припи шется - 0,25 ч; L - расстояние от «центра тяжести» площади во досбора до водопропускного сооружения, км.

Для временных дорог геологоразведочных партий, эксплуатирующихся в течение нескольких полевых сезонов, объем водостока вряд ли стоит выбирать с учетом вероятности превышения менее 20%.

3). Рассчитывается диаметр проектируемой трубы по наибольше му водостоку.

а) - труба работает в безнапорном режиме

Q_Б = k_в· d^2,5,

где k_в - коэффициент степени заполнения трубы, (меняется от 0,5 при заполнении трубы на 50% до 1,2 при заполнении на 100%); d - диаметр трубы, м.

б) - труба работает в полунапорном режиме,



Q_П = 1,9d² ·,

где Н_П - глубина потока перед трубой(1,2 - 1,5м).

в) - труба работает в напорном режиме,

Q_Н =3,3d² ·,

Переносные канатные дороги по устройству разделяют на четыре типа:

I - с двумя несущими канатами и «бесконечным» тяговым канатом коль цевого движения; II - с двумя несущими и одним тяговым канатом маятникового движе ния; III - с одним несущим и одним тяговым канатом маятникового движения; IV - с одним канатом, одновременно являющимся несущим и тяго вым и обеспечивающим маятниковое и кольцевое движение.

При сооружении подвесной дороги собственными силами геолого разведочных партий целесообразны дороги второго и третьего типов. Такие дороги просты по устройству и позволяют достигать высокой произ водительности транспортировки грузов.

Переносные канатные дорога состоят из двух конечных станций, между которыми натягивается один или два несущих каната. На одной станции (натяжной) располагают натяжные устройства в виде лебедок и талей, на другой (приводной) - привод тягового каната, который обычно представляет собой электромотор или двигатель внутреннего сгорания с редуктором и ведущим барабаном.

Если дорога бесприводная, (т.е. движение груза осуществляется под действием собственного веса), тогда на приводной станции устанавливают тормозное устройство.

Вагонетки, платформы или другие ёмкости (сосуды) для перевозки гру зов перемещаются по несущим канатам. При большой длине пролетов устанавливаются промежуточные опоры.

Основными условиями выбора трассы дороги являются отсут ствие чрезмерно крутых уклонов (более 45°), резких перегибов ли ний дороги в вертикальной плоскости и осыпей.

Обычно трассу наме чают на карте рекогносцировочным маршрутом на местности. Места под станции должны быть удобными для доставки к ним перевозимых гру зов.

На местности по профилю канатной дороги намечают места установки опор с учётом допустимых расстояний между пролетами.

Расчет подвесной дороги сводится к определению диаметра несущего и тягового канатов, и допустимого натяжения этих канатов.

I. Определяется грузоподъемность дороги (масса полезного гру за) по заданной производительности:

G = [Q · 1000] /n

где Q - производительность дороги т/ч; n - число циклов в час; t - время рейса, c. Количество циклов в час, n = 3600/t.

Время рейса определяется из выражения:

t = [2l /V] + t₁+t₂;

где l - длина дороги, м; V - скорость движения груза, м/с; t₁ - время на разгон и торможение каретки (t₁ = 60с); t₂ - время на погрузочно-разгрузочные работы (200-300 с).

II. Определяется диаметр несущего каната, мм.

d_н= 1,02

где G_k - масса каретки, (50-100кг).

III. Диаметр тягового каната принимается равным примерно половине диаметра несущего каната. Окончательно диаметры канатов выбираются в соответствии с характеристикой канатов, данной в таблице 6.1.

IV. Определяется монтажное натяжение несущего каната, Н.

T_м =0,7·[(T_р/k) - g]

где Т_р - разрывное усилие, Н; k - коэффициент запаса прочности каната (k = 2,5); g - вес каната,

Н: g = g₁ • l

где g₁ - вес 1м каната, H; l - длина дороги, м;

V. Расчитывается износостойкость несущего каната,

? 0,6 ч 0,7

где - прочность каната на растяжение, Па;

- прочность каната на изгиб, Па.

Прочность каната на растяжение определяется по формуле: = Т/S, где S - площадь сечения каната, м², а прочность каната на изгиб по формуле:

= 0,78Р •

где Р - нагрузка на одно колесо каретки, Н.

Р = 1,1[G + G_к + (g₁ • l)]/m,



где G - грузоподъемность дороги, Н; G_к - масса каретки, (50-100кг); g₁ - вес 1м каната, H; l - длина дороги, м;

m - количество колес каретки; E - модуль упругости (для канатной стали E = 210000 МПа); Т - максимальное натяжение несу щего каната, Н.

Т = (Т_р/k)

где Т_р - разрывное усилие, Н,;

k - коэффициент запаса прочности каната, (k = 2,5).

Если [] окажется больше, чем 0,7 - следует уменьшить массу груза или увеличить число колес каретки.

VI. Определяется допустимое натяжение тягового каната.

Т₁ = Т_р /К₁,

где Т_р - разрывное усилие в тяговом канате, Н;

K₁ - коэффициент запаса прочности (K₁ = 4,5).

Размещено на Allbest.ru

...