Расчет одноковшовых экскаваторов прямая лопата

(Рисунок 1,2)

1. Расчет параметров забоя при лобовой проходке (см. рисунок 1)

Ширина проходки на уровне стоянки (по дну котлована), м:

В_ст =1,8· В,

где В – наибольший радиус резания на уровне стоянки, м ( по таблице 3).

Ширина проходки на уровне забоя (по верху котлована), м:

В_з=2В^I=2,

где В^I - наибольшее расстояние от оси перемещения экскаватора

до верха бокового откоса, в м;

L_п - длина рабочей передвижки экскаватора, в м (см. таблицу 3);

Д - наибольший практический радиус резания в м, который

не должен превышать 0,9 его паспортной величины для

данного экскаватора, т. к. при этом увеличиваются усилия на

зубьях ковша, скорость подъема ковша, что уменьшает

продолжительность резания и сокращает цикл работы в

целом.

Д=0,9·А ,

где А – наибольший радиус резания на уровне напорного вала, м

(см таблицу 3)

2. Расчет параметров забоя при боковой проходке (см. рисунок 2)

Ширина проходки на уровне стоянки (по дну котлована), м:

В_ст =1,8· В,

где В – наибольший радиус резания на уровне стоянки, м ( по таблице 3).

Ширина проходки на уровне забоя (по верху котлована), м:

В_з= +0,9· В_ст

Расчет одноковшовых экскаваторов обратная лопата

(Рисунок 3,4)

1. Расчет параметров забоя при лобовой проходке (см. рисунок 3)

Ширина проходки на уровне стоянки (по верху котлована), м:

В_ст = 2·√ А² – L_п²,

где А – наибольший радиус резания на уровне напорного вала, м

(см таблицу 3),

L_п – длина рабочей передвижки экскаватора, в м (см. таблицу 3);

Ширина проходки на уровне забоя (по дну котлована), м:

В_з= В_ст - 2· Г · ctgα,

где В_ст – наибольшая ширина забоя на уровне стоянки, м;

Г – наименьший радиус резания науровне стоянки, м (см. таблицу 3),

α - угол наклона стрелы по заданию, ˚.

2. Расчет параметров забоя при боковой проходке (см. рисунок 4)

Ширина проходки на уровне стоянки (по верху котлована), м:

В_ст = (В + А):А·√ А² – L_п² ,

где В – наибольший радиус резания на уровне стоянки, м ( по таблице 3)

Ширина проходки на уровне забоя (по дну котлована), м:

В_з= В_ст - 2· Г · ctgα,

где В_ст – наибольшая ширина забоя на уровне стоянки, м;

Г – наименьший радиус резания на уровне стоянки, м (см. таблицу 3),

α - угол наклона стрелы º.

Вариант II. Задание

Определить наибольшую ширину котлована глубиной Н м при разработке его драглайном, марки Э-_____ (см. таблицу 4) на транспорт.

Драглайн используется со стрелой L_стр м, наклоненной под углом a . Рабочие передвижки производятся по прямой на наибольшую величину. Угол боковых откосов забоя j₁, угол торцевого забоя j₂ .

(Величины Н, a, L_стр , j₁, j₂ , марку экскаватора см. задание в таблице 4). Схему работы экскаватора- драглайна см. рис. 4. Рабочие параметры экскаватора см. таблицу 5.

Таблица 4-Вариант II. . Вариантные задания

вариант IIторакотлована

Н,мсртелы

Lстр,м

наклона

стрелы, a

№ зада- ния	Марка экскава- тора	Глубина разрабо-танного котлована Н,м	Исполь-зован-ная длина стрелы Lстр , М	Угол, град
Рабоче-го	Боково-го откоса забоя, j1	Торце-вого забоя j2
II-1	Э-651	3,5
II-2	Э-651	3,0
II-3	Э-1251	2,5
II-4	Э-1252	2,0
II-5	Э-2001	1,5
II-6	Э-1004	1,8
II-7	Э-651	3,5
II-8	Э-2001	4,0
II-9	Э-1251	4,5
II-110	Э-651	3,0
II-11	Э-651	3,5
II-12	Э-652	3,0
II-13	Э-505	2,5
II-14	Э-2001	2,2
II-15	Э-1251	2,8
II-16	Э-1004	3,2
II-17	Э-651	2,4
II-18	Э-652	3,4
II-19	Э-505	4,6
II-20	Э-505	2,3
Продолжение таблицы 4
№ зада- ния	Марка экскава- тора	Глубина разрабо-танного котлована Н,м	Исполь-зован-ная длина стрелы Lстр , М	Угол, град
Рабоче-го наклона стрелы, a	Боково-го откоса забоя, j1	Торце-вого абоя j2
II-21	Э-652	3,5
II-22	Э-651	3,0
II-23	Э-1004	2,8
II-24	Э-1004	2,1
II-25	Э-1251	1,6
II-26	Э-2001	1,8
II-27	Э-505	2,9
II-28	Э-652	3,3
II-29	Э-651	3,5
II-30	Э-651	2,0
II-31	Э-1251	2,0
II-32	Э-651	3,5
II-33	Э-1004	2,5
II-34	Э-1004	2,7
II-35	Э-1251	2,6
II-36	Э-2001	2,8
II-37	Э-505	3,9
II-38	Э-652	3,3
II-39	Э-651	2,5
II-40	Э-651	3,5
II-41	Э-1251	4,5
II-42	Э-1251	4,5

Таблица 5-Рабочие параметры одноковшовых экскаваторов драглайн.

Наименование.	Ус-лов-ные Обозна-че-ния	Марка экскаватора.
Э-2001	Э-1251	Э-1004	Э-651 Э-652 Э-505
Емкость ковша м
	1,5					0,5	0,5
Длина стрелы,м
		12,5
Угол наклона стрелы, град.
30/45	30/45	30/45	30/45	30/45	30/45	30/45	30/45
Наибольший радиус резания на уровне стоянки по паспорту с заносом ковша, м	А	17,4 15,8	22,4 20,3	14,3 12,9	16,8 15,2	14,4 13,2	17,5 16,2	11,7 10,2	14,3 13,2
Наименьший радиус резания на уровне стоянки, м.	В			3,5	3,5	3,5	3,5	3,0	3,0
Наименьший радиус резания при торцевой продольной проходке, м	Г	9,6	16,3 13,1	9,5 13,1	9,5 7,5	9,3	9,5 7,4	12,2 9,6	7,8
Наименьший радиус резания при 1ом боковом заходе (попереч-ный ход),м	Ж	7,4 6,5	10,7 9,4	5,1	7,8 6,8	5,8 4,9	7,1	4,4 3,8	6,6 5,9
Радиус выгрузки, м.	И	15,1 12,7	19,4 16,3	12,4 10,4	14,8 12,2	12,8 10,8	15,4 12,9	10,0 8,3	12,5 10,4
Высота выгрузки, м.	К	4,8 7,9	12,2	6,5	5,5 8,8	4,2 6,9	5,7 9,0	3,5 5,5	5,3 8,0
Длина стрелы, м.	Lстр			12,5
Емкость ковша,м.	q		1,5					0,5	0,5

Рисунок 5- Схема работы экскаватора драглайн в забое

5.1 Расчет одноковшовых экскаваторов драглайн

Схема работы экскаватора- драглайн в забое, см. рисунок. 5.

1. Наибольший радиус резания на уровне дна забоя определяется по формуле, м:

Д₃=Д_ст+ Н·tg j₂,

где Д_ст= В – наименьший радиус резания на уровне стоянки, м

(см. таблицу 5),

Н – глубина выемки по заданию, если она меньше

наименьшего радиуса резания на уровне стоянки по

таблице 5, а если больше, то равна наименьшему радиусу

резания, м,

j₁ – угол бокового откоса забоя по заданию, º.

2. Наибольшая возможная длина рабочей передвижки, м:

L_n=А-Д₃,

где А – наибольщий радиус резания на уровне стоянки, м (см.

таблицу 5)

3. Наибольшая ширина проходки на уровне стоянки экскаватора (по верху котлована), м:

В_ст = 2·√ А² – L_п²,

.

4. Ширина забоя на уровне забоя (по дну котлована или подошвы фундамента), м:

В₃=2·( -Н·ctg j₁),

Вариант III. Задание

Определить наибольшую ширину проходки экскаватора прямая или обратная лопата (по заданию таблицы 6) марки Э-____ или ЭО-_____ при разработке котлована.

Таблица 6- Вариант III Вариантные задания

№ зада- ния	Марка экска-ватора	Вид лопа-ты	№ зада- ния	Марка экска-ватора	Вид лопа-ты	№зада ния	Марка Экска-ватора	Вид лопаты
III-1	ЭО-651	обрат.	III-14	ЭО-258	обрат.	III-27	Э-303	прямая
III-2	ЭО-302	обрат.	III-15	ЭО-505	обрат.	III-28	Э-304	прямая
III-3	ЭО-258	обрат.	III-16	Э-301	прямая	III-29	ЭО-656	обрат.
III-4	ЭО-656	обрат.	III-17	Э-302	прямая	III-30	Э-505	обрат.
III-5	Э-2002	прямая	III-18	ЭО-651	обрат.	III-31	Э-2002	прямая
III-6	Э-1252	прямая	III-19	ЭО-656	обрат.	III-32	Э-1252	прямая
III-7	Э-1004	прямая	III-20	Э-505	обрат.	III-33	Э-1004	прямая
III-8	ЭО-651	обрат.	III-21	Э-2002	прямая	III-34	ЭО-302	обрат.
III-9	ЭО-505	обрат.	III-22	Э-1252	прямая	III-35	ЭО-258	обрат.
III-10	Э-651	прямая	III-23	Э-1004	прямая	III-36	ЭО-656	прямая
III-11	Э-656	прямая	III-24	ЭО-302	обрат.	III-37	Э-303	прямая
III-12	Э-505	прямая	III-25	ЭО-258	обрат.	III-38	Э-304	прямая
III-13	ЭО302	обрат.	III-26	ЭО-656	прямая	III-39	ЭО-656	обрат.

Примечание: угол наклона стрелы принять для нечетных вариантов 45º, а для нечетных вариантов 60º.

6 1. Вариант III. Расчет одноковшовых экскаваторов прямая лопата и обратная лопата.

Расчет произвести наибольшей ширины проходки по верху котлована на уровне стоянки для обратной лопаты и на уровне забоя для прямой лопаты для лобовой и боковой проходок по аналоговым формулам первой задачи данных методических указаний. Для экскаваторов прямой лопаты смотри рисунки забоя 1,2, а для экскаватора обратной лопаты смотри рисунки3,4.

7 Вариант IV. Задание

Запроектировать последовательность работы экскаватора - драглайна Э-_____ (номер по заданию таблицы 7) с ковшом q (м³) и вылетом стрелы L_стр . При этом необходимо разработать выемку показанную на рисунке 6 с шириной по дну а (м), и глубиной h. Грунт может быть размещен в отвал вдоль выемки с оставлением бермы шириной С. Тип грунта указан в задании таблицы 7.

Таблица 7- Вариант IV. Вариантные задания

№ зада- ния	Марка экска-ватора- драг-лайна	Емкость ковша q м3	Вылет стрелы Lстр,м	Размеры выемки, м	Шири-на бермы С,м	Вид грунта
Шири-на a	Глуби-на Нк
IV-1	Э-1251						суглинок
IV-2	Э-505	0,5			3,5		глина
IV-3	Э-505	0,5					супесок
IV-4	Э-1004						песчаник
IV-5	Э-1251		12,5			3,5	скальный
IV-6	Э-2001						песчаник
IV-7	Э-1251						суглинок
IV-8	Э-1251					3,5	глина
IV-9	Э-2001						песчаник
IV-10	Э-1251		12,5				суглинок
IV-11	Э-1004					3,5	глина
IV-12	Э-651	0,5					супесок
IV-13	Э-652	0,5					суглинок
IV-14	Э-2001	1,5					супесок
IV-15	Э-1251						песчаник
IV-16	Э-1004						суглинок
IV-17	Э-651	0,5				3,5	суглинок
IV-18	Э-652	0,5					глина
IV-19	Э-505	0,5					супесь

Продолжение таблицы 7

№ зада- ния	Марка экска-ватора- драг-лайна	Емкость ковша q м3	Вылет стрелы Lстр,м	Размеры выемки, м	Шири-на бермы С,м	Вид грунта
Шири-на a	Глуби-на Нк
IV-20	Э-2001					3,5	песок
IV-21	Э-1251		12,5			3,5	скальный
IV-22	Э-1004						суглинок
IV-23	Э-651	0,5					супесок
IV-24	Э-652	0,5				3,5	глина
IV-25	Э-505	0,5					песок
IV-26	Э-1004						супесь
IV-27	Э-1251					3,5	суглинок
IV-28	Э-505	0,5		12,5	12,5	3,5	глина

в_о Н₀·ctgφ_от с с Н₀·ctgφ_от в_о

φ_от

Н_{0 о}

φ_от φ_от φ_от

Н_к φ_от

Н_к·ctgφ_от а

Рисунок 6-Схема поперечного профиля канала

Вариант IV. Расчета экскаватора драглайна при разработке выемки в резерв

Оси проходок

R_в 2R_коп·(n_пр – 1) R_в

а

В₀ с А_к

Ось отсыпки резерва

Рисунок 7 –Схема разработки канала

1. Ширина котлована по верху, м:

А_к = а + 2· Н_к· ctg φ_от,

где а – ширина выемки дна котлована по таблице 7 вариантного задания, м,

Н_к – глубина выемки котлована, м,

φ_от – угол откоса котлована и насыпи резерва, который при-

нимается равным углу внутреннего трения грунта по

таблице 8, ˚

Таблица 8 – Угол внутреннего трения для грунтов

Вид грунта	Чернозем	Песок сухой	Песок влажный	Супесок	Суглинок	Глина сухая	Глина влажная	Гравийно галечниковый
Угол внутреннего трения, φ	40º	30º	31º	32º	47º	47º	50º	46º

2. Радиус копания, м:

R_коп = 0,9·А,

где А – наибольший радиус резания на уровне стоянки по паспорту с заносом ковша, м (см. таблицу 5)

3. Число ярусов:

n_я = Н_к/В,

где В – наименьший радиус резания на уровне стоянки, м (см. таблицу 5).

4. Число отсыпок резервов:

n_отс = А_к/(2·R_коп),

если n_отс≤ 1, то принимаем n_отс= 1,

если n_отс> 1, то принимаем n_отс = 2.

Где R_коп – радиус копания по п.2, м.

5. Число проходок:

при двухсторонней отсыпке

n_пр = (А_к+2·с + 2·Н₀·ctg φ_от - 2·R_в)/(2·R_коп) +1,

принимаем Н₀=К,

где К – высота выгрузки, м (см таблицу 5) и округляем число

проходов до натуральной величины в большую сторо-

ну.

при односторонней отсыпке

n_пр = (А_к+с + Н₀·ctg φ_от - R_в)/(2·R_коп) +1,

принимаем Н₀=К,

где К – высота выгрузки, м (см таблицу 5) и округляем число

проходов до натуральной величины в большую сторо-

ну.

6. Высота отсыпки, м:

при двухсторонней отсыпке

Н₀ = (R_коп·(n_пр – 1) +R_в – 0,5·А_к – с)·tg φ_от..

при односторонней отсыпке

Н₀ = (2·R_коп·(n_пр – 1) +R_в – А_к – с)·tg φ_от..

7. Поперечная площадь сечения котлована, м²:

F_к=0,5·(А_к+а)·Н_к.

8. Площадь отсыпки, м²:

F₀ = F_к·k_р/(n_я·n_отс·k_ор),

где k_р – коэффициент первоначального разрыхления, принимаемый

по таблице 9 в зависимости от вида грунта,

k_ор – коэффициент остаточного разрыхления, принимаемый

по таблице 9 в зависимости от вида грунта,

Таблица 9 - Характеристики грунтов

Вид грунта	Плотность, т/м³	Коэффициент остаточного разрыхления, kор	Коэффициент первоначального разрыхления, kр
Песок крупнозернистый среднезернистый мелкозернистый пылеватый	1,4 -1,9 1 – 1,4 1 – 1,3 1 – 1.2	1,04 – 1,08 1,03 – 1,07 1,03 – 1,06 1,03 – 1,05	1,12 – 1,15 1,10 – 1,12 1,10 – 1,11 1,10 – 1,105
Гравий	1,5 – 1,9	1,05 – 1,08	1,16 – 1,20
Глина тугопластичная среднепластичная мягкопластичная	1.95 – 2,15 1,75 – 1,95 1,45 – 1,75	1,06 – 1,09 1,05 – 1,08 1,04 – 1,07	1,28 – 1,32 1,26 – 1,31 1,24 – 1,30
Супесок тяжелый среднетяжелый легкий	1,6 – 1,95 1,5 – 1,8 1,3 – 1,6	1,02 – 1,04 1,03 – 1,05 1,02 – 1,06	1,10 – 1,16 1,12 – 1,17 1,10 – 1,20
Суглинок тяжелый среднетяжелый легкий	1,75 – 1,95 1,7 – 1,8 1,7 – 1,75	1,05 – 1,08 1,03 – 1,06 1,03 – 1,06	1,24 –1,30 1,20 – 1,25 1,18 – 1,24
Лесс естественной влажности	1,6 – 1,8	1,03 – 1,06	1,18 – 1,24
Насыпной грунт	1,1 – 1,4	1,03 – 1,07	1,20 – 1,26
Чернозем	1,2 – 1,3	1,05 – 1,07	1,22 – 1,28
Скальный грунт	1,5 – 2,5	1,2 – 1,3	1,45 – 1,50

9. Ширина отсыпки по верху, м:

в₀ =F₀/Н₀ – Н₀,

если в₀<0, то принимаем в₀= 0, т. е. сечение отсыпки в виде треугольника, а не трапеции.

10. Ширина отсыпки по низу, м:

В₀= в₀ + 2·Н₀·ctg φ_от,

проверяем условия:

В₀ ≤ 0,5∙ А_к – для двухсторонней отсыпки;

В₀ ≤ А_к – для односторонней отсыпки.

Если условие не выполняется проводим перерасчет:

Уменьшаем площадь отсыпки, а грунт в остатке вывозим со строительной площадки автотранспортом.

F₀'=(0,25…0,8)· F₀.

Затем проводим перерасчет по формулам п.п. 9,10, пока условия п.10 не выполнится.

В ответе задачи отражают число ярусов, оговаривая, что верхний ярус разрабатывается в резервы отсыпок, а нижний в автотранспортные средства и размеры отсыпок. Если условие п. 10 было сразу не выполнено и был сделан перерасчет, то оговаривают, что часть грунта верхнего яруса выемки вывозится автотранспортом , а часть грунта идет на образование резервов.

8 Контрольные вопросы

1. Назовите виды земляных сооружений и их назначение.

2. Каковы основные свойства грунтов?

3. Что такое экскаваторный забой?

4. Каковы способы производства земляных работ?

5. Нарисуйте схемы экскаваторных забоев.

6. Как определяются объемы земляных работ при устройстве выемок: котлованов и траншей?

7. Какова методика выбора комплекта машин для производства земляных работ.

8. Перечислите основные правила по обеспечению безопасности при производстве земляных работ.

Список рекомендуемой литературы.

а) основная литература:

1. Добронравов С.С. Строительные машины и основы автоматизации: Учебник для вузов / С.С. Добронравов, В.Г. Дронов.-2-е изд., стер. – М: Высшая школа, 2006. 575 с: ил.

2. Крикун В.Я. Строительные машины: Учебное пособие для вузов/ В.Я. Крикун, - М.: АСВ, 2005 – 231 с: ил.

3. Кудрявцев Е.М. Комплексная механизация строительства. Учебник для вузов/ Е.М.Кудрявцев. – 2 – е изд., перераб и доп. - М.: АСВ, 2005. - 420 с: ил.

4. Добронравов С.С. Строительные машины и оборудование: Справочник/ С.С. Добронравов, М.С. Добронравов. – М.: Высшая школа, 2006 – 445 с.: ил.

5. Строительные машины. Справочник: В 2т./Под общ. Ред. Э.Н. Кузина – 5 – е изд. перераб. М.: Машиностроение, 2007. – 496с: ил.

6. Шестопалов К.К. Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование: Учебное пособие для вузов / К.К. Шестопалов. М.: Мастерство, 2006. – 319 с.: ил.

б) дополнительная литература:

1. Пермяков В.Б. Комплексная механизация строительства: Учебник для вузов/ В.Б. Пермяков. – М.: Высшая школа, 2005, - 383 с.: ил.

2. Справочник технолога – строителя / Г.Н. Бадьин. – СПб.: БХВ – Петербург, 2009, - 511 с.: ил - СД.

3. Крадинов И.С. Показатели экономической эффективности строительных машин: учебное пособие для вузов/ И.С. Крадинов; Тихоокеанский государственный университет Хабаровск: ТОГУ, 2006 –99 с.: ил.

4. Вайнсон А.А. Подъемно-транспортные машины: Учебник для вузов, - : 6- е изд.,перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 2008. - 535 с.: ил.

5. Рогожкин В.М. Эксплуатация машин в строительстве: Учебное пособие для вузов/ В.М. Рогожкин, Н.Н. Гребенникова. – М.: АСВ. 2005. – 149с.: ил.

Приложение А