Возведение земляного полотна

Задание Вид дорожно-строительных работ: строительство земляного полотна Параметры элемента автомобильной дороги:

км;

;

;

.

Ведущие машины СКМ: бульдозер ДЗ-101 и скрепер ДЗ-20.

Дальность транспортирования материалов, полуфабрикатов, км: 0,015; 0,025; 0,035; 0,045.

Примечания: грунт I категории, Новосибирская область.

Строительный сезон с 07.05 до 07.10.

Нерабочие дни 7.

Содержание Введение

1. Технология строительства

2. Определение параметров потока

2.1 Определение длины захватки

2.2 Определение темпа строительства

2.3 Определение слоёв земляного полотна

2.3.1 Определение площади слоёв

3. Расчёт производительности машин, входящих в СКМ

3.1 Срезка растительного слоя

3.1.1 Определение эксплуатационной производительности

3.1.2 Определение площади срезаемого слоя

3.1.3 Определение необходимого количества машино-смен

3.2 Разработка и перемещения грунта

3.2.1 Определение эксплуатационной производительности

3.2.2 Определение необходимого количества машино-смен

3.3 Разравнивание отсыпаемого слоя

3.3.1 Определение эксплуатационной производительности

3.3.2 Определение необходимого количества машино-смен

3.4 Уплотнение грунта насыпи

3.4.1 Определение эксплуатационной производительности

3.4.2 Определение объёма слоёв

3.4.3 Определение необходимого количества машино-смен

3.5 Уплотнение грунта в основании насыпи

3.5.1 Определение эксплуатационной производительности

3.5.2 Определение необходимого количества машино-смен

3.6 Профилирование верха земляного полотна

3.6.1 Определение эксплуатационной производительности

3.6.2 Определение площади верха земляного полотна

3.6.3 Определение необходимого количества машино-смен

3.7 Профилирование откосов насыпи

3.7.1 Определение площади и длины откосов

3.7.2 Определение эксплуатационной производительности

3.7.3 Определение необходимого количества машино-смен

4. Определение производительности бульдозера аналитическим путём

4.1 Производительность бульдозера при копании клиновой стружкой

4.1.1 Определение длины участка копания

4.1.2 Определение сопротивлений копанию

4.1.3 Определение эксплуатационной производительности

4.1.4 Определение необходимого количества машино-смен

4.2 Производительность бульдозера при копании прямой стружкой

4.2.1 Определение сопротивлений копанию

4.3 Определение стоимости единицы продукции

4.4 Определение трудоёмкости единицы продукции

4.5 Определение энергоёмкости единицы продукции Вывод Список литературы Введение В настоящее время даже государственные организации, занимающиеся строительством и ремонтом дорог ориентируются прежде всего на снижение себестоимости выполняемых работ. Достичь её прежде всего можно применением современных более производительных и требующих меньших финансовых затрат машин. Существует в настоящее время множество конструкций ковшей экскаваторов, отвалов бульдозеров и прочего рабочего оборудования, позволяющих добиться наибольшей производительности.

Однако сегодня в условиях кризиса и сокращения финансирования организации почти не имеют возможности для обновления своего парка машин. Поэтому приходится использовать уже имеющиеся. Но даже здесь необходимо учитывать различия в производительности, технико-экономических показателях и удобстве использования различных машин.

Правильно подобранные средства механизации позволяют производить работы с большей скоростью за счёт более высокой производительности. Если же основной задачей является экономия средств за счёт снижения себестоимости изготавливаемой продукции, то при выборе следует учитывать ещё и стоимость машино-часа.

1. Технология строительства Таблица 1. Технология строительства СКМ-1

Таблица 2. Технология строительства СКМ-2

2. Определение параметров потока

2.1 Определение длины захватки Длина захватки, м, определяется по формуле

(1)

где — длина строящегося участка дороги, м;

— коэффициент сменности; ;

— количество рабочих дней.

(2)

где — строительный сезон (109 дней);

— нерабочие дни по метеоусловиям; .

дней,

м.

2.2 Определение темпа строительства Темп строительства,, определяется по формуле:

(3)

где — общий объём работ, .

(4)

где — длина строящегося участка дороги, м; ;

— площадь поперечного сечения земляного полотна,, определяемая по формуле:

(5)

где — ширина земляного полотна по верху, м; (по заданию);

— высота земляного полотна, м; (по заданию);

— ширина основания земляного полотна, м.

Ширина основания земляного полотна определяется по следующим формулам:

(6)

(7)

где — коэффициент заложения откосов; (по заданию)

м

м

2.3 Определение слоёв земляного полотна Принимаем 5 слоёв толщиной: 0,35 м; 0,35 м; 0,35 м; 0,35 м; 0,3 м.

2.3.1 Определение площади слоёв Определим площадь нижнего слоя,, по следующим формулам:

(8)

(9)

где — толщина слоя, м; .

м Площадь 2-го слоя, :

где м.

м Площадь 3-го слоя, :

где м.

м Площадь 4-го слоя, :

где м.

м Площадь верхнего слоя, :

где м

м Результаты расчёта площадей занесены в таблицу 3.

Таблица 3. Площади поперечного сечения слоёв

3. Расчёт производительности машин, входящих в СКМ

3.1 Срезка растительного слоя Срезка производится бульдозером ДЗ-271А на базе трактора Т-100

Технические характеристики ДЗ-271А (§ Е2−1-22)

Тип отвала неповоротный Длина отвала, м 3,03

Высота отвала, м 1,1

Управление канатное Мощность двигателя, кВт (л. с.) 79 (108)

Масса бульдозерного оборудования, кг 1580

3.1.1 Определение эксплуатационной производительности Эксплуатационная сменная производительность,, определяется по формуле:

(10)

где — продолжительность смены, ч; ;

— коэффициент использования машины по времени;; /1/

— нормативный объём,;; /1/

НВ — норма времени, ч; НВ=0,84. /1/

3.1.2 Определение площади срезаемого слоя Площадь срезаемого за смену слоя,, определяется по формуле:

(11)

где — ширина полосы отвода, м; (СНиП)

3.1.3 Определение необходимого количества машино-смен Необходимое количество машино-смен определяется по формуле:

(12)

машино-смен

3.2 Разработка и перемещение грунта земляной полотно бульдозер грунт Перемещение производится с помощью бульдозера ДЗ-101 и скрепера ДЗ-20

Технические характеристики бульдозера ДЗ-101 /1/

Тип отвала неповоротный Длина отвала, м 4,15

Высота отвала, м 1,1

Управление канатное Мощность, кВт (л. с.) 79 (108)

Марка трактора Т4-АП1

Масса бульдозерного оборудования, т 1,44

Технические характеристики скрепера ДЗ-20 /1/

Вместимость ковша, 6,7

Ширина захвата, м 2,59

Глубина резания, м 0,3

Толщина отсыпаемого слоя, м 0,35

Мощность, кВт (л. с.) 79 (108)

Масса скрепера, т 7

3.2.1 Определение эксплуатационной производительности Сменная эксплуатационная производительность,, определяется по формуле:

(13)

где — продолжительность смены, ч; ;

— коэффициент использования машины по времени в течение смены; (бульдозеры); (прицепные скреперы); /1/

— нормативный объём,; (бульдозеры); (скреперы); /1/

НВ — норма времени, ч. /1/

Таблица 4. Нормы времени для машин СКМ, ч

Сменная эксплуатационная производительность для бульдозера ДЗ-101:

;

;

;

.

Сменная эксплуатационная производительность для скрепера ДЗ-20:

;

;

;

.

3.2.2 Определение необходимого количества машино-смен

(14)

Необходимое количество машино-смен для бульдозера ДЗ-101:

машино-смен

машино-смен

машино-смен

машино-смен Необходимое количество машино-смен для скрепера ДЗ-20:

машино-смен

машино-смен

машино-смен

машино-смен

3.3 Разравнивание отсыпаемого слоя Разравнивание производится с помощью бульдозера ДЗ-19.

Технические характеристики бульдозера ДЗ-19

Тип отвала неповоротный Длина отвала, м 3,03

Высота отвала, м 1,3

Управление гидравлическое Мощность, кВт (л. с.) 79 (108)

Марка трактора Т-100

Масса бульдозерного оборудования, т 1,53

3.3.1 Определение эксплуатационной производительности Эксплуатационная производительность,, определяется по формуле:

(15)

где — продолжительность смены, ч; ;

— коэффициент использования машины по времени в течение смены;; /1/

— нормативный объём,;; /1/

НВ — норма времени, ч; НВ=0,65. /1/

3.3.2 Определение необходимого количества машино-смен Необходимое количество машино-смен определяется по формуле:

(16)

машино-смен

3.4 Уплотнение грунта насыпи Для уплотнение грунта насыпи применяем самоходные катки ДУ-31А и ДУ-29.

Технические характеристики катка ДУ-31А Тип катка самоходный на пневматических шинах Ширина уплотняемой полосы, м 1,9

Толщина уплотняемого слоя, м до 0,35

Мощность двигателя, кВт (л. с.) 66 (90)

Масса катка, т 16

Технические характеристики катка ДУ-29

Тип катка самоходный на пневматических шинах Ширина уплотняемой полосы, м 2,22

Толщина уплотняемого слоя, м до 0,4

Мощность двигателя, кВт (л. с.) 96 (130)

Масса катка, т 30

3.4.1 Определение эксплуатационной производительности Для грунта I категории уплотнение производится при 10 проходах по оному месту.

Эксплуатационная производительность,, определяется по формуле:

(17)

где — продолжительность смены, ч; ;

— коэффициент использования машины по времени в течение смены;; /1/

— нормативный объём,;; /1/

НВ — норма времени, ч; НВ=0,89 (каток ДУ-31А); НВ=0,78 (каток ДУ-29) /1/.

3.4.2 Определение объёма слоёв Объём слоёв,, определяется по формуле:

(18)

где — площадь поперечного сечения слоя,, данные приведены в таблице 3.

Данные занесём в таблицу 4.

Таблица 4. Объёмы слоёв

3.4.3 Определение необходимого количества машино-смен

(19)

При уплотнении нижнего слоя:

машино-смен

машино-смен При уплотнении 2-го слоя:

машино-смен

машино-смен При уплотнении 3-го слоя:

машино-смен

машино-смен При уплотнении 4-го слоя:

машино-смен

машино-смен При уплотнении верхнего слоя:

машино-смен

машино-смен

3.5 Уплотнение грунта в основании насыпи Уплотнение производится с помощью самоходного катка ДУ-31А Технические характеристики катка ДУ-31А Тип катка самоходный на пневматических шинах Ширина уплотняемой полосы, м 1,9

Толщина уплотняемого слоя, м до 0,35

Мощность двигателя, кВт (л. с.) 66 (90)

Масса катка, т 16

3.5.1 Определение эксплуатационной производительности Эксплуатационная производительность,, определяется по формуле:

(20)

где — продолжительность смены, ч; ;

— коэффициент использования машины по времени в течение смены;; /1/

— нормативный объём,;; /1/

НВ — норма времени, ч; НВ=1,3. /1/

3.5.2 Определение необходимого количества машино-смен Необходимое количество машино-смен определяется по формуле:

. (21)

машино-смен

3.6 Профилирование верха земляного полотна Профилирование производится с помощью автогрейдера ДЗ-99 при рабочем ходе в двух направлениях Технические характеристики автогрейдера ДЗ-99

Длина отвала, м 3,04

Высота отвала, м 0,5

Глубина резания, м 0,2

Радиус поворота, м 11

Мощность двигателя, кВт (л. с.) 66 (90)

Масса грейдера, т 9,7

3.6.1 Определение эксплуатационной производительности Эксплуатационная производительность,, определяется по формуле:

(22)

где — продолжительность смены, ч; ;

— коэффициент использования машины по времени в течение смены;; /1/

— нормативный объём,;; /1/

НВ — норма времени, ч; НВ=0,18. /1/

3.6.2 Определение площади верха земляного полотна площадь верха земляного полотна, обрабатываемого за смену,, определяется по формуле:

(23)

3.6.3 Определение необходимого количества машино-смен Необходимое количества машино-смен определяется по формуле:

(24)

машино-смен

3.7 Профилирование откосов насыпи Профилирование откосов производится автогрейдером ДЗ-99 при рабочем ходе в двух направлениях Технические характеристики автогрейдера ДЗ-99

Длина отвала, м 3,04

Высота отвала, м 0,5

Глубина резания, м 0,2

Радиус поворота, м 11

Мощность двигателя, кВт (л. с.) 66 (90)

Масса грейдера, т 9,7

3.7.1 Определение площади и длины откосов Длина откосов, м, определяется по формуле:

(25)

м Площадь откосов,, определяется по формуле:

(26)

3.7.2 Определение эксплуатационной производительности Рабочий ход в двух направлениях, длина гона до 200 метров.

Эксплуатационная производительность,, определяется по формуле:

(27)

где — продолжительность смены, ч; ;

— коэффициент использования машины по времени в течение смены;; /1/

— нормативный объём,;; /1/

НВ — норма времени, ч; НВ=0,52. /1/

3.7.3 Определение необходимого количества машино-смен Необходимое количество машино-смен определяется по формуле:

(28)

машино-смен

4. Определение производительности бульдозера аналитическим путём

4.1 Производительность бульдозера при копании клиновой стружкой

4.1.1 Определение длины участка копания Ширина призмы волочения, м, определяется по следующей формуле:

(29)

где — ширина отвала, м;. /1/

м Объём призмы волочения,, определяется по следующей формуле:

(30)

где — ширина призмы волочения, м; ;

— высота отвала, м; ;

.

Поскольку осуществляется копание грунта I категории, принимает максимальную глубину копания.

Рисунок 1. Клиновая стружка Длина пути копания, м, определяется по следующей формуле:

(31)

где — объём призмы волочения,, ;

— максимальная глубина копания, м;; /1/

— ширина отвала, м;. /1/

м

4.1.2 Определение сопротивлений копанию грунта Сопротивление грунта резанию на каждом участке копания, Н, определяется по следующей формуле:

(32)

где — удельное сопротивление грунта резанию;; /2/

— ширина отвала бульдозера, м;; /1/

— толщина срезаемой стружки, м;;; .

Н

Н

Н Вес призмы волочения, Н, на каждом участке копания определяется по следующей формуле:

(33)

где — объём призмы волочения,; ;; ;

— объёмный вес грунта в плотном теле,;; /2/

— коэффициент разрыхления;; /2/

— ускорение свободного падения,; .

Н

Н

Н Сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу, Н, определяется по следующей формуле:

(34)

где — вес призмы волочения, Н;;; ;

— коэффициент трения грунта по металлу;; /2/

— угол резания.

Н

Н

Н Сопротивление перемещению призмы волочения, Н, определяется по следующей формуле:

(35)

где — вес призмы волочения, Н;;; ;

— коэффициент трения грунта по грунту;. /1/

Н

Н

Н Сопротивление перемещению бульдозера, Н, определяется по следующей формуле:

(36)

где — вес трактора и бульдозера, Н;; /1/

— коэффициент сопротивления перемещению движителей трактора;. /2/

Н Суммарное сопротивление при копании и транспортировании грунта, Н, определяется по следующей формуле:

(37)

где — сопротивление резанию, Н;;; ;

— сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу, Н;;; ;

— сопротивление перемещению призмы волочения, Н;;; ;

— сопротивление перемещению бульдозера, Н; .

Н

Н

Н Сила тяги по сцеплению, Н, определяется по следующей формуле:

(38)

где — вес бульдозера, Н; ;

— коэффициент сцепления с поверхностью движения; .

Н Из этого условия следует, что пробуксовки нет и копание стружкой данной толщины разрешено.

4.1.3 Определение эксплуатационной производительности Время копания, сек, определяется по следующей формуле:

(39)

где — длина участка копания, м; ;

— скорость копания, м/с;. /1/

сек Время транспортирования, сек, определяется по следующей формуле:

(40)

где — дальность транспортирования, м;; ;; ;

— скорость транспортирования, м/с;. /2/

сек

сек

сек

сек Время холостого хода, сек, определяется по следующей формуле:

(41)

где — длина участка копания, м; ;

— дальность транспортирования, м;; ;; ;

— скорость холостого хода, м/с;. /2/

сек

сек

сек

сек Время цикла, сек, определяется по следующей формуле:

(42)

где — время копания, сек; ;

— время транспортирования, сек;; ;; ;

— время холостого хода, сек;; ;; ;

— время, необходимое на разворот, сек;; /2/

— время на опускание отвала, сек;; /2/

— время на переключение передач, сек;. /2/

сек

сек

сек

сек Коэффициент потерь грунта при транспортировании определяется по следующей формуле:

(43)

где — дальность транспортирования, м;; ;; .

Эксплуатационная производительность,; определяется по следующей формуле:

(44)

где — продолжительность смены, ч; ;

— объём призмы волочения,; ;

— коэффициент использования машины по времени в течение смены;; /1/

— коэффициент потерь грунта при транспортировании;; ;; ;

— время рабочего цикла, сек;; ;; ;

— коэффициент разрыхления;. /2/

4.1.4 Определение необходимого количества машино-смен Необходимое количество машино-смен определяется по следующей формуле:

(45)

где — объём работ за смену,; ;

— эксплуатационная сменная производительность,; ;;; .

машино-смен

машино-смен

машино-смен

машино-смен

4.2 Производительность бульдозера при копании прямой стружкой

4.2.1 Определение сопротивлений копанию грунта Сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу, Н, определяется по следующей формуле:

(46)

где — вес призмы волочения, Н; ;

— коэффициент трения грунта по металлу;; /2/

— угол резания.

Н Сопротивление перемещению призмы волочения, Н, определяется по следующей формуле:

(47)

где — вес призмы волочения, Н; ;

— коэффициент трения грунта по грунту;. /1/

Н Сопротивление перемещению бульдозера, Н, определяется по следующей формуле:

(48)

где — вес трактора и бульдозера, Н;; /1/

— коэффициент сопротивления перемещению движителей трактора;. /2/

Н Максимальное сопротивление копанию, Н, определяется по следующей формуле:

(49)

где — сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу, Н; ;

— сопротивление перемещению призмы волочения, Н; ;

— сопротивление перемещению бульдозера, Н; .

Н Толщина срезаемой стружки, м, определяется по следующей формуле:

(50)

где — сопротивление копанию, Н; ;

— удельное сопротивление резанию;; /2/

— ширина отвала, м; .

м Длина копания, м, определяется по следующей формуле:

(51)

где — объём призмы волочения,; ;

— ширина отвала, м; ;

— толщина срезаемой стружки, м; .

м Время копания, сек, определяется по следующей формуле:

(52)

где — длина участка копания, м; ;

— скорость копания, м/с;. /1/

сек Время транспортирования, сек, определяется по следующей формуле:

(53)

где — дальность транспортирования, м;; ;; ;

— скорость транспортирования, м/с;. /2/

сек

сек

сек

сек Время холостого хода, сек, определяется по следующей формуле:

(54)

где — длина участка копания, м; ;

— дальность транспортирования, м;; ;; ;

— скорость холостого хода, м/с;. /2/

сек

сек

сек

сек Время цикла, сек, определяется по следующей формуле:

(55)

где — время копания, сек; ;

— время транспортирования, сек;; ;; ;

— время холостого хода, сек;; ;; ;

— время, необходимое на разворот, сек;; /2/

— время на опускание отвала, сек;; /2/

— время на переключение передач, сек;. /2/

сек

сек сек

сек Коэффициент потерь грунта при транспортировании определяется по следующей формуле:

(56)

где — дальность транспортирования, м;; ;; .

Эксплуатационная производительность,; определяется по следующей формуле:

(57)

где — продолжительность смены, ч; ;

— объём призмы волочения,; ;

— коэффициент использования машины по времени в течение смены;; /1/

— коэффициент потерь грунта при транспортировании;; ;; ;

— время рабочего цикла, сек;; ;; ;

— коэффициент разрыхления;. /2/

Необходимое количество машино-смен определяется по следующей формуле:

(58)

где — объём работ за смену,; ;

— эксплуатационная сменная производительность,; ;;; .

машино-смен

машино-смен

машино-смен

машино-смен

4.3 Определение стоимости единицы продукции Стоимость единицы продукции,, определяется по следующей формуле:

(59)

где — стоимость машино-смены, руб; ;

— эксплуатационная сменная производительность машины, .

Копание прямой стружкой Дальность транспортирования грунта 15 метров:

Дальность транспортирования грунта 25 метров:

Дальность транспортирования грунта 35 метров:

Дальность транспортирования грунта 45 метров:

Копание клиновой стружкой Дальность транспортирования грунта 15 метров:

Дальность транспортирования грунта 25 метров:

Дальность транспортирования грунта 35 метров:

Дальность транспортирования грунта 45 метров:

4.4 Определение трудоёмкости единицы продукции Трудоёмкость единицы продукции,, определяется по следующей формуле:

(60)

где — количество операторов, управляющих машиной; ;

— количество машино-смен;

— темп строительства,; .

Копание прямой стружкой Дальность транспортирования грунта 15 метров:

Дальность транспортирования грунта 25 метров:

Дальность транспортирования грунта 35 метров:

Дальность транспортирования грунта 45 метров:

Копание клиновой стружкой Дальность транспортирования грунта 15 метров:

Дальность транспортирования грунта 25 метров:

Дальность транспортирования грунта 35 метров:

Дальность транспортирования грунта 45 метров:

4.5 Определение энергоёмкости единицы продукции Энергоёмкость единицы продукции,, определяется по следующей формуле:

(60)

где — мощность силовой установки машины, кВт; ;

— количество машино-смен;

— темп строительства,; .

Копание прямой стружкой Дальность транспортирования грунта 15 метров:

Дальность транспортирования грунта 25 метров:

Дальность транспортирования грунта 35 метров:

Дальность транспортирования грунта 45 метров:

Копание клиновой стружкой Дальность транспортирования грунта 15 метров:

Дальность транспортирования грунта 25 метров:

Дальность транспортирования грунта 35 метров:

Дальность транспортирования грунта 45 метров:

Вывод В данном курсовом проекте были рассмотрены 2 варианта комплекта машин для возведения земляного полотна: с ведущей машиной бульдозер ДЗ-101 и скрепер ДЗ-20. Было рассчитано необходимое количество средств механизации исходя из установленных сроков и объёмов строительства и выбранных типов машин.

Кроме того было проведено сравнение производительности, трудоёмкости, себестоимости и энергоёмкости выполнения работ бульдозером при копании прямой и клиновой стружкой. Сравнение показало, что применение клиновой стружки вместо прямой на данном грунте и при данных дальностях транспортирования даёт увеличение производительности и улучшение технико-экономических показателей, но незначительное. В то же время производительность, рассчитанная аналитически оказалась большей, чем производительность, полученная на основе ЕНиР Е2. Из этого можно сделать вывод, что стандартные нормы времени несколько завышены с учётом возможного влияния различных факторов на ход выполнения работ.

1. ЕНиР, сборник 2, Москва, 1988.

2. Артемьев К. А. и др. «Дорожные машины. Часть 1. Машины для земляных работ (теория и расчёт)», Москва, Машиностроение, 1972 г. — 503 с.

3. Пермяков В. Б., Сачук Ю. С. «Расчёт рациональной структуры специализированного комплекта машин для строительства элементов автомобильной дороги», методические указания к курсовому проекту, Омск, издательство СибАДИ, 2008 г. — 60 с.

4. Пермяков В. Б. и др. «Технологические машины и комплексы в дорожном строительстве: производственная и техническая эксплуатация», учебное пособие, Омск, издательство СибАДИ, 2007 г. — 437 с.