Проектування екскаваторного забою і визначення експлуатаційної продуктивності одноковшевого екскаватора

Проектування екскаваторного забою і визначення експлуатаційної продуктивності одноковшевого екскаватора

1. Реферативна частина

.1 Класифікація будівельних машин

У сучасному будівництві застосовується велика кількість різноманітних машин і механізмів, що розрізняються між собою конструктивним виконанням механізмів і робочих органів, розмірами і потужністю силової установки.

.2 Бульдозер та його продуктивність

Залежно від потужності й конструкції бульдозери можуть працювати на різних ґрунтах: від болотистих і піщаних до розбірних, висаджених або розпушених порід і руд. Економічно вигідна дальність переміщення ґрунту бульдозером залежить від класу базового трактора, виду й міцності ґрунту й експлуатаційних умов. Звичайно вона не перевищує 60 м.

Бульдозери класифікують за призначенням, номінальному тяговому зусиллю й різними конструктивними ознаками.

Бульдозери загального призначення виконують копання й розробку ґрунтів, порід і матеріалів у середніх ґрунтові (супіщані, суглинні й глинисті ґрунти, тріщинуваті сланці, легкі вапняки, мергелі й т. п.) і помірних кліматичних умовах з температурою навколишнього повітря від -40 до +40° С. Найчастіше їх постачають з неповоротним у горизонтальній площині відвалом. Поворотним відвалом обладнують в основному легкі й малогабаритні трактори.

Спеціальні бульдозери призначені для виконання таких робіт, як прокладка шляхів і піонерних доріг, згрібання торфу, розрівнювання кавальєрів, підземна або підводна розробка матеріалів, розробка легких матеріалів типу вугілля й ін., а також для роботи в особливих кліматичних й експлуатаційних умовах (при низьких негативних температурах до -60° С, тропічній вологості й температурі до +60° С, у сухому й пісчаному кліматі пустель, у небезпечних і загазованих місцях, на ґрунтах зі зниженою несучою здатністю й т.д.). На спеціальних бульдозерах використовують відвали різних типів, що відповідають їхньому призначенню. Деякі відвали дозволяють економічно вигідно працювати при дальності переміщення більше 100 м.

За ходовою частиною розрізняють бульдозери гусеничні й колісні. Останні застосовують рідко.

За типом робочого органу розрізняють бульдозери:

-       з неповоротним відвалом (звичайно їх називають просто бульдозерами або бульдозерами із прямим відвалом), що встановлений перпендикулярно поздовжньої осі машини й не може повертатися в плані;

-       з неповоротним напівсферичним відвалом, бічні частини якого встановлені під невеликим кутом до лобової поверхні;

-       з неповоротним сферичним відвалом, що складається із трьох приблизно рівних частин, установлених одна до іншої під кутом близько 15°;

-       з неповоротним посиленим відвалом, обладнаним амортизаторами для зменшення ударних навантажень при штовханні скреперів;

Розглянемо принципіальну схему бульдозера на прикладі бульдозера ДЗ-42Г

Бульдозер ДЗ-42Г складається з наступних основних частин:

Базовий трактор 6 оснащений неповоротним відвалом 2, який забезпечений ножем 1 і козирком 3. Відвал через штовхаючий брус 9 кріпиться до поперечної балки трактора цапфами 8. У рух відвал призводять гідроциліндри 5, закріплені на кронштейні 4.

Таблиця 1.2.1. Технічна характеристика бульдозера ДЗ-42Г

Кінематична схема на прикладі бульдозера Д3-42 Г.

- двигун; 2 - фрикційна муфта, 3 - карданний вал, 4 - редуктор, 5 - блокування механізму повороту; 6 - вінцеві шестерні; 7 - блокування зупинки; 8 - сонячна шестерня; 9 - водило; 10 - провідні колеса; 11 - бортовий редуктор; 12 - масляний насос трансмісії; 13 - вал відбору потужності; 14 - роздатковий редуктор; 15 - гідронасос; 16 - планетарний механізм повороту; 17 - тяговий електродвигун; 18 - силовий генератор

.3 Типи вантажопід’ємних кранів які використовуються в будівництві. Класифікація. Основні характеристики. Переваги та недоліки

Вантажопід’ємний кран - це машина циклічної дії, що призначена для захоплення, утримання, переміщення, опускання і підйому вантажу в просторі, вантаж при цьому підвішений за допомогою гака або утримується іншим вантажозахватним предметом.

Кран мостового типу

Козловий кран

Кабельний кран

Кран стрілового типу

Крани характеризуються такими основними параметрами:

-       вантажопідйомністю;

-       швидкістю підйому вантажу,

-       швидкістю пересування остова крана або його частин,

-       швидкістю повороту;

-       прольотом,

-       колією;

-       вильотом консолей;

-       вильотом стріли;

-       висотою підйому вантажу;

-       глибиною опускання;

-       діапазоном підйому;

-       масою;

-       потужністю двигунів.

Переваги та недоліки кранів

У кожного крана, будь то гідравлічний кран або баштовий, є свої переваги і недоліки. Почнемо з переваг.

По-перше, самохідні крани з гусеничним типом ходової установки володіє великою вантажопідйомністю. Наприклад, на відміну від кранів, з автомобільним шасі, самохідні гусеничні крани піднімають набагато більшу вагу. Крім того, при піднятті вантажу, гусенична установка чинить менший тиск на землю. Це може бути важливо під час роботи за умов, коли під ногами досить хитка і не тверда поверхня. Наприклад, під час природних катастроф, коли доводиться працювати в небезпечних умовах. Все це завдяки більшій площі поверхні ходової установки, на відміну від інших типів кранів. Слід також відзначити той факт, що гусенична установка може долати бездоріжжя. Це подібно танку, який проїжджає по будь-якого грунту. Вага гусеничного крана досить важкий і саме тому, коли необхідно підняти небудь важкий вантаж, то для цього використовують гусеничний кран.

Якщо говорити про недоліки, то такі крани вкрай не маневрені. Це обумовлено не тільки великою довжиною стріли, але і складною конструкцією самого крана. Більше сорока відсотків всіх деталей самохідного гусеничного крана схильні до швидкого зносу. Необхідно постійно проводити технічне обслуговування крана, для того, щоб підтримувати працездатний стан машини. А це, в свою чергу вимагає досить великих коштів. Але чим то все одно доводиться жертвувати, інакше ніяк.

Розглянемо докладніше характеристику вантажопід’ємних кранів на прикладі стрілового крану МКП-10

Принципіальна схема стрілового крану МКП-10

Кінематичні схеми крана МКП-10

а - вантажна лебідка; б - стрілопід'ємна лебідка; в - механізм пересування; г - механізм повороту.

Багатошвидкісна вантажна лебідка має два електродвигуни з коротко замкнутими роторами, що забезпечують крану дві швидкості підйому і дві швидкості опускання гака.

Лебідки механізмів зміни вильоту гуська і стріли уніфіковані і мають привід також від електродвигунів з короткозамкненими роторами.

Ходова частина крана складається з опорно-поворотного пристрою, центральної рами і шарнірно з'єднаних з нею чотирьох виносних опор (поворотних балок). Виносні опори в свою чергу з'єднуються з колісними балансирними ходовими візками, що забезпечує пересування крана по криволінійних шляхах радіусом до 8 м. Два візки - приводні, два - відомі.

На ролики поворотного пристрою ходової частини спирається поворотна платформа, на якій розміщені лебідки механізму повороту крана і контр вантаж із залізобетонних блоків.

2. Розрахункова частина

бульдозер вантажопід’ємний кран будівництво

Розрахунок продуктивності одноковшевого екскаватору з прямою лопатою впродовж зміни при його роботі в умовах бокового забою з завантаженням ґрунту в транспорт.

Дані для розрахунку:

Э-302Б, Н=3,0 м, В=4,9 м, ЗИЛ-ММЗ-555, G=4,5 т, t_см.с=50 сек., k_H=1,25, k_p=1,25 (див. таблиця 1)

q=0,4 м³, D=5,9 м, D_СТ=3 м, l_п=1,4 м, R_B=5,4 м, п=7,48 об/хв., v_п=0,49 м/сек., Н_н.в=2,44 м (див. таблиця 2)

t_B=3 сек. (п. 2), t_пер=2,5 хв. (п. 3), t_о.э=5 хв. за годину (п. 4), t_сд.см=15 хв. (п. 5), г=2 т/м³(п. 6).

Додаткові дані:

. Вважаємо, що вісь переміщення екскаватора збігається з бровкою забою.

. Тривалість вивантаження ґрунту з ковшів всіх екскаваторів приймаємо рівною 3 сек.

. Тривалість робочого пересування екскаваторів Э-302Б - 2,5 хв.

. Перерви в роботі для відпочинку екскаваторника і огляду екскаватора (5 хвилин за годину) приурочують до пересувань екскаватора.

. За 15 хв. до кінця зміни роботу на екскаваторі припиняють для передачі його наступній бригаді.

. Щільність ґрунту г - 2 т /м³.

. Схему забою екскаватора накреслюємо в масштабі.

Розраховуємо об'єм грунту, що розробляється екскаватором з однієї стоянки

_э.з=BHl_П =3∙4,9∙1,4=20,58 ≈21 м³  (1)

Середній кут повороту платформи екскаватора б_п - 80°

Знаходимо положення центру тяжіння елементу бокового забою в плані.

2. Визначаємо середню тривалість робочого циклу екскаватора і накреслюємо схему цього циклу. Для розрахунку приймаємо, що робочий цикл екскаватора складається з чотирьох операцій: заповнення ковша в забої t_K, повороту на вивантаження з навантаженим ковшем t_П.Г, вивантаження грунту t_B і зворотного повороту з порожнім ковшем в забій t_n.n.

Тривалість циклу цих робочих операцій екскаватора:

_ц.є=t_к+t_П.Г+t_В+t_П.П=6+4+3+4=17 сек. (2)

Час копання t_K обчислюємо по висоті забою Н та швидкості підйому блока ковша н_п:

, сек. (3)

Середня тривалість повороту екскаватора із завантаженим ковшем (б_п = 80°=1,396 рад)

, сек. (4)

де б_п - середній робочий кут повороту екскаватора, рад.;

щ_э - кутова швидкість повороту платформи екскаватора, рад /сек., яка обчислюється по формулі

Кутова швидкість повороту платформи екскаватора

, рад /сек. (5)

де п - кількість обертів платформи екскаватора за хвилину

Середня тривалість зворотного повороту порожнього ковша t_п.п приблизно дорівнює середньому часу повороту завантаженого ковша t_П.Г, t_п.п =4 сек.

3. Обчислюємо тривалість і складаємо схему циклу завантаження автосамоскиду.

Кількість ковшів грунту п_к, яке уміщується в кузов самоскиду, знаходимо по вантажопідйомності останнього і середній масі грунту в ковші екскаватору:

 (6)

де G - вантажопідйомність самоскиду, Т;- ємкість ковша екскаватору, м³;

г - щільність грунту, t/m³;_p и k_н - коефіцієнти розпушування грунту і наповнення ковша.

Отриманий результат (п_к) округлюємо до цілого числа.

Тривалість циклу завантаження самоскиду можні обчислити за формулою:

_ц.с = п_к t_ц.э + t_см.с - t_п.п - t_к = 6∙ 17 + 50 - 4 - 6 = 142 сек. (7)

4. Визначаємо тривалість та складаємо схему циклу розробки елементу забою, яка складається з деякої кількості п_с циклів завантаження самоскидів і пересування екскаваторів на нові стоянки (з урахуванням часу на відпочинок екскаваторника).

Кількість циклів завантаження самоскиду під час розробки елементу забою визначаємо за його об’ємом, середнім об’ємом грунту, який захоплює ківш екскаватору, та кількістю ковшів грунту, яке завантажується в самоскид (округлюється до цілого числа в меншу сторону):

 (8)

На підставі цих даних тривалість циклу розробки елемента забою визначаємо за формулою:

сек. (9)

Тут t_о.э підставляємо в хвилинах.

Результати обчислень зображуємо на схемі циклу розробки елемента забою.

5. Для побудови схеми робочого процесу екскаватора впродовж зміни треба визначити кількість елементів забою п_э.з, яке екскаватор в змозі розробити впродовж зміни.

 (10)

Якщо отриманий результат, окрім цілого числа кількість елементів забою, містить ще дробову частину, то за п_э.з приймаємо лише ціле число.

 (11)

з округленням до цілого числа.

На підставі отриманих даних будуємо схему робочого процесу екскаватора впродовж зміни.

6. Підраховуємо сумарний час на позациклові операції та зупинки екскаватору впродовж зміни і обчислюємо коефіцієнт використання екскаватора за часом.

Сумарний час на позациклові періодичні операції підраховуємо за формулою:

 (12)

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

 (13)

. Змінну експлуатаційну продуктивність одноковшевого екскаватора обчислюємо за формулою:

 м³/смену. (14)

Список використаної літератури

1. В.Л. Баладінський, О.М. Лівінський та ін. «Будівельна техніка», Київ «Либідь», 2001 р.

. http://stroy-technics.ru

. http://www.dromash.ru/hogging_machine

. О.М. Терентьев, В.И. Теличенко, А.А. Лапидус «Технология строительных процессов», Ростов-на-Дону «Феникс», 2006 г.

. http://kiev.convdocs.org/docs/24021/index-23790.html