Методика розрахунку

1. Схему забою екскаватора викреслюємо в масштабі по аналогії з рис. 1 і на підставі даних варіанту завдання|задавання|.

Контур забою в плані визначається радіусами різання D_ст. - найбільшим з рівня стоянки і D - найбільшим практичним, а також шириною забою В. Самоскид встановлюють в точці перетину осі транспортного шляху|колії,дороги| і радіусу вивантаження R_B.

У поперечному перетині контур забою визначається додатково його висотою Н, а також висотою пологої частини|частки| укосу забою, рівної приблизно 0,5 Н_н.в. -висоти напірного валу над рівнем стоянки.

Коли елемент забою вироблений, екскаватор змінює|змінює,замінює| стоянку, пересуваючись на відстань l_пер., рівну практичній довжині ходу держака. Після|потім| пересування екскаватор знов|знову,щойно| може діставати ковшом і розробляти|| грунт, для чого екскаваторник поступово висуває держак.

Рис.1 Розрахунковий боковий забій екскаватора з прямою лопатою:

І – поверхня максимально відпрацьованого забою з стоянки О; ІІ – також, із стоянки О₁; α_п – середній кут повороту екскаватора; D_ст. – найбільший радіус різання на рівні стоянки екскаватора; l_п – довжина робочої пересувки екскаватора; ЦТ – центр тяжіння елементу забою.

 

Криволінійний паралелепіпед, обмежений двома послідовними поверхнями (I, II на рис. 1) гранично виробленого забою, утворює об'єм|обсяг| грунту, що розробляється екскаватором з однієї стоянки і званої елементом забою:

 

м³.

Середній кут|ріг,куток| повороту платформи екскаватора α_п | вимірюється транспортиром за планом забою між направленнями з центру обертання екскаватора О₁ на центр тяжіння елементу забою ЦТ| і на центр кузова самоскида.

Положення|становище| центру тяжіння елементу бічного|бокового| забою в плані визначаємо приблизно як точку перетину діагоналей паралелограма, побудованого|спорудженого| на контурі верхньої частини|частки| елементу забою (рис. 1).

2. Визначаємо середню тривалість робочого циклу екскаватора і викреслюємо схему цього циклу. Для розрахунку приймаємо, що робочий цикл екскаватора складається з|із| чотирьох операцій: заповнення ковша в забої t_к., повороту на вивантаження з|із| навантаженим ковшом t_п.н., вивантаження грунту t_в і зворотнього повороту з|із| порожнім ковшом в забій t_п.п.

Тривалість циклу цих робочих операцій екскаватора :

t_ц.е= t_к.+ t_п.н.+ t_в + t_п.п. с.

Час копання t_к. обчислюємо|обчисляємо,вичисляємо| по висоті забою Н і швидкості підйому блоку ковша υ_п.:

Середня тривалість повороту екскаватора з|із| навантаженим ковшем

де α_п | - середній робочий кут|ріг,куток| повороту екскаватора, рад; ω_е - кутова швидкість повороту платформи екскаватора, рад/сек, що обчислюється за формулою:

де n - число обертів|зворотів,обертів| платформи екскаватора за хвилину (табл|. 2). Середня тривалість зворотнього повороту порожнього ковша t_п.п. приблизно дорівнює середньому часу поворота навантаженого ковша t_п.н..

Тривалість вивантаження приведена в п. 2 «Додаткових даних». Для графічної ілюстрації обчислень|підрахунків| складаємо схему робочого циклу екскаватора у вигляді відрізка прямої, на якому відкладені в масштабі і позначені окремі операції і весь робочий цикл екскаватора (рис. 2, а).

3. Обчислюємо|обчисляємо,вичисляємо| тривалість і складаємо схему циклу завантаження|загрузки| автосамоскида. Цей цикл складається з|із| тривалості власне завантаження|загрузки| і часу, який йде на зміну завантажуваних машин. Тривалість завантаження |загрузки| визначається часом, необхідним на завантаження|загрузку| самоскида кількістю ковшів грунту, відповідною його вантажопідйомності, тобто|цебто| рівна добутку|добутку| часу робочого циклу екскаватора на число ковшів грунту, що завантажується в самоскид.

 

Рис.2 Схема робочих процесів екскаватора:

а-схема робочого циклу екскаватора; б-схема циклу завантаження самоскиду; в-схема циклу розробки елемента забою; г-схема робочого проце-су екскаватора на протязі зміни.

 

Тривалість зміни самоскидів t_зм.с включає повний|цілковитий| час їх маневру при подачі під завантаження|загрузку| (див. табл|.1) за вирахуванням тривалості операцій зворотнього повороту ковша в забій і наповнення його грунтом. Таке поєднання|сполучення| можливе тому, що завантажений самоскид може від'їжджати відразу ж після|потім| вивантаження грунту з|із| ковша.

Число ковшів, грунту n_к |, що вміщається в кузов самоскида, знаходимо|находимо| по вантажопідйомності останнього і середньої масі грунту в ковші екскаватора:

де G - вантажопідйомність самоскида, т;

q - місткість|ємкість| ковша екскаватора, м³;

- |в,біля|густина грунту, t/m³; k_p і k_н - коефіцієнти розпушування грунту і наповнення ковша.

Одержаний|отриманий,набутий| результат (n_к |) округляємо|округлюємо| до цілого числа. Знаючи число ковшів грунту, що поміщаються в кузов самоскида, середню тривалість робочого циклу екскаватора t_ц.е., тривалість його операцій t_п.п.і t_к. , а також тривалість зміни і час маневрів самоскида t_зм.с при подачі під завантаження|загрузку|, тривалість циклу завантаження|загрузки| самоскида можна обчислити за формулою

t_ц.с.= n_к t_ц.е.+ t_зм.с- t_п.п.- t_к. с. |

Результати цих обчислень|підрахунків| зображаємо|змальовуємо| на схемі циклу завантаження|загрузки| самоскида, відкладаючи тривалість окремих операцій і всього циклу в масштабі на відрізку прямої (рис. 2, б).

4. Визначаємо тривалість і складаємо схему циклу розробки елементу забою, що складається з|із| деякого числа n_с | циклів завантаження|загрузки| самоскидів і пересування екскаваторів на нові стоянки (з урахуванням|з врахуванням| часу на відпочинок екскаваторника).

Число циклів завантаження|загрузки| самоскида за час розробки елементу забою визначаємо по його об'єму|обсягу|, середньому об'єму|обсягу| грунту, який захоплює|захвачує| ківш екскаватора, і числу ковшів грунту, що завантажується в самоскид *:

Час, що витрачається на робоче пересування екскаватора t_пер, беремо по п. 3 «Додаткових даних». Там же, в п. 4, задано і час на відпочинок екскаваторника t_в.е (5 хв. в годину).

На підставі цих даних тривалість циклу розробки елементу забою визначаємо по формулі

t_ц.е.= n_с t_ц.с.+ t_пер.+ t_в.е. n_с t_ц.с. /60 с.

Тут t_в.е підставляємо в хвилинах.

Результати обчислень|підрахунків| зображаємо|змальовуємо| на схемі циклу розробки елементу забою (рис. 2, в).

Рис. 3 Лобові заходки екскаватора з прямою лопатою:

а – при ширині заходки 1,5-1,9D; б – при ширині заходки менш 1,5D;

α_п – середній робочий кут поворота.

 

5. Для побудови|шикування| схеми робочого процесу екскаватора впродовж|упродовж| зміни треба визначити число елементів забою n_е.з., які екскаватор зможе розробити за зміну

де - тривалість зміни, сек;

- час| на здачу екскаватора під час зміни бригад (див. п. 5 «Додаткових даних»); звичайно цей час приймається рівним 1560 с.;

- тривалість циклу розробки елементу забою, с.

Якщо одержаний|отриманий,набутий| результат, окрім|крім| цілого числа елементів забою, містить|утримує| ще дробову частину|частку|, то за приймаємо тільки|лише| ціле число.

Під час розробки частини|частки| елементу забою, що залишилася, - дробова частина|частка| результату у останній формулі – екскаватор завантажить ще деяку кількість самоскидів n_с׳ |, яку можна обчислити за формулою

з|із| округленням до цілого числа.

На підставі одержаних|отриманих,набутих| даних будуємо схему робочого процесу екскаватора впродовж|упродовж| зміни (рис. 2, г).

6. Підраховуємо|підсумовуємо| сумарний час на позациклові| опе|рації і зупинки| екскаватора впродовж|упродовж| зміни і обчислюємо|обчисляємо,вичисляємо| коефіцієнт використання екскаватора за часом. У робочий процес одноковшового екскаватора входять, окрім|крім| циклових операцій (заповнення ковша грунтом, поворот на вивантаження, вивантаження грунту, поворотний поворот в забій), також технологічно неминучі позациклові| опе|рації і зупинки| для зміни завантажуваних самоскидів, власних пересувань після|потім| розробки елементів забою, приймання і передачі екскаватора на початку і в кінці|у кінці,наприкінці| зміни, для відпочинку машиніста екскаватора. Тому експлуатаційна продуктивність екскаватора знижується в порівнянні з технічною.

 

Рис. 4 Збільшений боковий забій екскаватора, який пересувається по зигзагу.

 

 

Рис. 5 Торцевий забій екскаватора із драглайном, який розробляється за один захід по прямій:

а – при двостороньому відвалі; б – при односторонньому відвалі.

 

 

Рис. 6 Торцевий забій екскаватора з драглайном для розробки борта виїмки з укладкою грунта у відвал:

а – при ширині заходки менше подвійного найменшого радіуса різання на рівні стоянки (В<2D_ст.).

б – при ширині заходки більше подвійного найбільшого радіуса різання на рівні стоянки (В>2D_ст.).

 

Рис. 7 Збільшений забій екскаватора з драглайном для розробки виїмки в односторонній відвал за один захід по зигзагу:

І – ІІ та І^׳ – ІІ^׳ – положення екскаватора.

 

 

 

Рис.8 Збільшений забій екскаватора з драглайном для розробки виїмки в двусторонній відвал за один захід по зигзагу:

 

 

Таблиця 1

Варіанти завдань до контрольної роботи

Варіант	Марка екскава- тора	Висота забою,м.	Ширина забою,м.	Автосамоскид	Тривалість зміни Самоскидів,tзм.с,сек.	Данні про грунт
Марка	Вантажопідйом- ність,т.
kн	kр
9 10   11 12 13 14 15   16 17 18 19 20   21 22 23 24   26 27 28 29 30	ЕО- 3321А   ЕО – 4121Б |   ЕО - 5122А   ЕО – 5123А   ЕО - 4321А     ЕО - 6122	1,8 2,4 3 3,5 3,2   2,3 1,5 3,2 3 2,8   1,8 4 3,8 4,2 3,6   5 4,5 4,2 4   5 4,5 4,8 4   5,5 6,5 6,3 6,7 6	4,5 4,7 4,9 5 5,2   4,6 4,8 5 5,2 5,4   6,2 6,4 6,6 6,8 6,5   6,8 7 7,2 6,9 7   7 7,5 7,8 8 8,2   9 9,5 10 10,5 10,8	КАЗ-600В| ЗІЛ-ММЗ-555|   КАЗ-600В| КАЗ-600В|   ЗІЛ-ММЗ-555|   КАЗ-600В|   ЗИЛ-ММЗ-555|   МАЗ-503А     КрАЗ-256Б|   КАМАЗ-5312|     БелАЗ-540|	3,5 4,5   3,5 3,5   4,5   3,5   4,5	» » » »   » » »     » » » »	1,1 1,25 1,25 1,3 1,15   1,2 1,1 1,25 1,3 1,15   1,1 1,25 1,25 1,3 1,15   1,1 1,25 1,25 1,3 1,15   1,1 1,25 1,25 1,3 1,15   1,1 1,25 1,25 1,3 1,15	1 1,1 1,25 1,2 1,25   1,1 1 1,15 1,2 1,25   1 1,15 1,25 1,2 1,25   1 1,15 1,25 1,2 1,25   1 1,15 1,25 1,2 1,2   1,15 1,25 1,2 1,25

 

 

Таблиця 2

Робочі розміри і швидкості екскаваторів з|із| прямою лопатою

 

Параметри	Марка екскаватора
ЕО- 3321А	ЕО – 4121Б	ЕО - 5122А	ЕО – 5123А	ЕО - 4321А	ЕО - 6122
Місткість|ємкість| ковша, м3	0,4	0,55	0,65	1,0	0,5	1,2
Найбільший практичний радіус різання D,м	5,9	6,15	7,8		9,9	13,6
Найбільший радіус різання на рівні зупинки Dст.,м.			4,7		6,3	8,7
Найбільша практична довжина пересування, lп , м.	1,4	1,4		2,1	2,2	3,8
Найбільший практичний радіус вивантаження Rв, м.	5,4	5,4	7,1	8,3	8,9	12,35
Число оборотів|зворотів,обертів| платформи екскаватора n, об/хв.	7,48	6,91		7,15	4,75	3,5
Швидкість підйому блоку ковша υп, м/сек	0,49	0,46	0,48	0,69	0,49	0,87
Висота напірного валу Нн.в. м	2,44	2,4	3,34	3,5		6,4

 

Таблиця 3

Кут|ріг,куток| укосу забою екскаватора з|із| драглайном| *

 

 

Грунт,що розробляється	Значення φз.,град. при глибині забою, м.
Сухі і малозволожені песчано-глинисті грунти II—IV категорій| в стані природного залягання| (непорушене складання) Те ж, при підвищенної вологості або при середньому зволоженні, але порушеному складанні	до 5	5-12	12-18	більш 18
45-60**   30—40	40-50   27-35	35-40   25-32	30-35   20-27

 

* Дані таблиці орієнтовні, рекомендовані для випадків, коли випробування грунтів не проведені.

** Для наносних грунтів, піску і рихлого гравію, згідно прави|л техніки безпеки, приймати кут|ріг,куток| в межах 34—39°.

 

Таблиця 4

Найбільша допустима крутизна|крутість| відкосів буд|будівельник|івельних| котлованів і траншей в грунтах природної вологості.

Грунт	Кут|ріг,куток| між напрямом відкосу та горизонтом, град. при глибині виїмки, м. |
до 3	більше 3
Наносний грунт, пісок, гравій Супесь Суглинки Глини Лес сухий	39 56 56 63 63	24 45 53 56 53

Сумарний час на позациклові| періодичні операції підраховуємо|підсумовуємо| за формулою:

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

7. Змінну експлуатаційну продуктивність одноковшового екскаватора обчислюємо за формулою

м³/зміну.

Для виконання розрахунків продуктивності екскаватора під час роботи в забоях, відмінних від забою, розглянутого|розгледіти| в цій вправі, можна скористатися геометричними побудовами|шикуваннями| забоїв, приведеними на рис. 1- 6* і даними табл|. 1 та 2.

 

Підпис студента _______________ Дата _______________