Расчёты оптимальной ширины забоя экскаватора типа «прямая лопата» и уточнение сроков работ

Рассматриваем работу экскаватора “прямая лопата” в боковом ярусном забое при погрузке грунта на автосамосвалы. Здесь одним из основных параметров является ширина забоя , которая и влияет на производительность экскаватора. При этом существует оптимальная ширина забоя, отклонение от которой как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения ведет к снижению производительности экскаватора. Отыскание оптимальной ширины забоя, обеспечивающей максимум производительности, и является целью приведенного решения.

Техническую часовую производительность экскаватора запишем в виде:

, (1.62)

здесь – объем грунта в ковше, приведенный к естественной плотности в выемке [2, стр. 11], м³;

– продолжительность циклаэкскавации, ч.

, (1.63)

при

(1.64)

где – геометрический объем ковша, м³;

– коэффициент наполненияковша;

– коэффициент разрыхления грунта, для супеси принимается ;

– коэффициент сохранности грунта при переносе или транспортировании [2];

- коэффициент, учитывающий влияние уклона местности ( для уклона );

– коэффициент эффективности выгрузки ( ).

Эксплуатационная производительность:

, (1.65)

где – коэффициент использования рабочего времени, находим по формуле [8]:

, (1.66)

где – относительная производительность основных работ;

- дополнительный коэффициент использования рабочего времени машины ( );

– относительное время выполнения прочих работ j-го рода, находим по формуле:

, (1.67)

где – время прочей работы j-го рода, мин;

– промежуток полного времени, к которому относится , ч.

– ежечасный отдых оператора: мин, ч;

– полусменный отдых: мин, ч;

– ежесменный отдых: мин, ч;

, (1.68)

где – условная производительность выполнения прочих работ i-го вида, находим по формуле:

, (1.69)

где – абсолютное время выполнения прочей i-й работы, м³/сек;

– объем основных работ, выполненных до начала выполнения прочей i-й работы, м³.

– учет времени на замену автомобилей-самосвалов перед экскаватором:

, (1.70)

, (1.71)

где – время маневра самосвала перед погрузкой (0,5…2 мин), включая перерыва в подаче самосвалов;

– объем грунта в ковше экскаватора, приведенный к плотному состоянию выемки, м³;

m – число ковшей с грунтом, подаваемых на один самосвал.

– учет времени на переход экскаватора с одной стоянки на другую:

, (1.72)

, (1.73)

где – время, затрачиваемое на одну передвижку экскаватора (1…4 мин);

– объем грунта, разрабатываемого с одной стоянки экскаватора, м³;

– длина передвижки экскаватора, м;

– ширина забоя, м;

–высота забоя, м.

– переход на другой забой; – переход на другой ярус и т.д.

, (1.74)

где – средний расчетный радиус копания (при заборе грунта), м;

– средний расчетный угол поворота экскаватора на выгрузку (рад);

a – частная ширина рабочей зоны экскаватора, находим по формуле:

,при и , (1.75)

где – эксцентриситет забоя, м;

– расстояние от границы забоя до оси транспортного хода, м;

– ширина транспортного средства, м;

– запас ширины (0,5…1,0 м);

– расчетный угол откоса элемента забоя (50 ⁰…75 ⁰).

, (1.76)

Ниже приведены справочный эмпирические зависимости [2, стр. 31]:

, с,

,c/рад,

, м,

,м, (1.77)

, м,

, м,

здесь – коэффициент трудности разработки грунта (0,55…1,0);

– масса экскаватора, т;

– максимальный радиус копания грунта, м;

– относительная высота забоя (1,0…1,2);

–высота напорного вала на стреле экскаватора, м;

– максимальный радиус выгрузки, м;

–рекомендуемая высота забоя, может иметь и другую величину, например, полученную из условия разбивки выемки на отдельные ярусы разработки, при этом расчётная высота забоя будет принята в соответствии с конкретной разбивкой.

Из геометрических соотношений имеем предельные величины для ширины забоя: теоретический максимум и технологический минимум:

, (1.78)

где – максимальный радиус резания грунта на уровне стоянке, м.

, (1.79)

При малых рекомендуется проверить, не касается ли платформа экскаватора откосов забоя. Проверка легко выполняется графически на плане или по условию:

, (1.80)

где –радиус, описываемый хвостовой частью экскаватора при поворотах, м.

Абсолютная максимальная ширина забоя (физический максимум) и ее технологический максимум:

, (1.81)

И

. (1.82)

Мой проект:

Исходные данные: вид грунта – супесь II категории; число ковшей с грунтом подаваемых на один самосвал ; время маневра самосвала перед погрузкой мин; время одной передвижки экскаватора в забое мин.

Расчёт и результаты:

По формуле (1.64) .

; ; ; ; .

По формуле (1.63) м³.

;

;

.

: по формуле (1.70) с (время на маневрирование и перерывы в подаче самосвалов под погрузку).

По формуле (1.71) м³.

По формуле (1.69) м³/с.

: по формуле (1.70) с (время, затраченное на одну передвижку экскаватора вдоль забоя).

По формуле (1.75) м.

при м и м.

По формуле (1.77):

с;

c/рад;

м;

м;

м;

м.

По формуле (1.78) м.

По формуле (1.79) м.

По формуле (1.81) м.

По формуле (1.82) м.

1.5. Выбор и расчеты числа машин для снятия защитного слоя и планировки дня котлована

Исходные данные: вид грунта – супесь II категории; толщина защитного слоя м и его объем м³.

Для снятия защитного слоя применяем бульдозер той же марки, что и для снятия растительного слоя.

Далее ведем расчет аналогично п. 1.3.:

По формуле (1.34) .