Выбор комплектов машин и механизмов для производства работ

Выбор комплектов машин и механизмов для вертикальной планировки площадки Оптимальный выбор ведущей машины для выполнения работ по вертикальной планировке строительной площадки Так как средняя дальность перемещения грунта составляет 120 м, то работы по вертикальной планировке можно выполнять либо бульдозерами большой мощности, либо использовать прицепные скреперы с ковшом емкостью до 3 м³.

Оптимальный выбор ведущей машины определим в результате технико-экономического сравнения двух вариантов.

Первый вариант — бульдозерный комплект, состоящий из бульдозера ДЗ-35А, самоходного катка ДУ-29А, бульдозера-рыхлителя ДП-22.

Второй вариант — скреперный комплект, состоящий из скрепера ДЗ-30, бульдозера ДЗ-19, самоходного катка ДУ-29А, бульдозера-рыхлителя ДП-14.

Для выполнения работ в установленные сроки подсчитываем требуемую сменную производительность комплекта машин:

Подсчитываем требуемую сменную производительность комплекта машин по формуле (17):

где П_тр? требуемая сменная производительность комплекта ведущих машин, м³/см;

V? общий объем работ по разработке выемки или отсыпке насыпи, м³;

Т_дн? директивный срок строительства, дн.;

K_см? принятая сменность работы машин.

Определим требуемое количество ведущих машин в каждом комплекте по формуле (18):

где n? число ведущих машин, шт.;

V_дн? дневная выработка одной машины, м³/дн;

где Н_вр? норма времени в маш. ч. на 100 м³ разрабатываемого грунта [2].

Норма времени на разработку 100 м³ грунта бульдозером при дальности перемещения грунта 120 м согласно [2] (Е2−1-22 табл. 2, пп. 6-б, 6-д) составит:

чел. ч.,.

Норма времени на разработку 100 м³ грунта скрепером при дальности перемещения грунта 120 м согласно [2] (Е2−1-21 табл. 2, пп. 1-б, 1-г) составит:

чел. ч.,.

Дневная выработка одного бульдозера:

Дневная выработка одного скрепера:

Требуемое количество бульдозеров:

Требуемое количество скреперов:

Норма времени на уплотнение 100 м³ грунта катком ДУ-29А при длине гона до 200 м толщине уплотняемого слоя 0,3 м согласно [2] (Е2−1-31 табл. 4, пп. 1-б, 2-б) составит:

маш. ч.

Дневная выработка одного самоходного катка:

Требуемое количество самоходных катков:

Норма времени на срезку растительного слоя на 1000 м² очищенной поверхности бульдозером ДЗ-35А согласно [2] (Е2−1-5, п. 4-б) составит:

Норма времени на срезку растительного слоя на 1000 м² очищенной поверхности бульдозером ДЗ-19 согласно [2] (Е2−1-5, п. 2-б) составит:

чел. ч.

Дневная выработка одного бульдозера ДЗ-35А:

Дневная выработка одного бульдозера ДЗ-19:

Требуемое количество бульдозеров ДЗ-35А:

Требуемое количество бульдозеров ДЗ-19:

Норма времени на разработку 100 м² грунта бульдозером-рыхлителем ДП-22 согласно [2] (Е2−1-1, п. 4-б) составит:

чел. ч.

Норма времени на разработку 100 м² грунта бульдозером-рыхлителем ДП-14 согласно [2] (Е2−1-1, п. 1-б) составит:

чел. ч.

Дневная выработка одного бульдозера-рыхлителя ДП-22:

Дневная выработка одного бульдозера-рыхлителя ДП-14:

Требуемое количество бульдозеров-рыхлителей ДП-22:

Требуемое количество бульдозеров-рыхлителей ДП-14:

В результате выполненных расчетов определили, что по первому варианту (бульдозерный комплект) необходимы один бульдозер ДЗ-35А, один самоходный каток ДУ-29А и один бульдозер-рыхлитель ДП-22.

По второму варианту (скреперный комплект) необходимы один прицепной скрепер ДЗ-30, один бульдозер ДЗ-19, один самоходный каток ДУ-29А и один бульдозер-рыхлитель ДП-14.

Определим фактическое время работы каждого комплекта по формуле (20):

где Т_см? фактическое время работы каждого комплекта машин при условии выполнения ими норм выработки на 100%, дн;

V? общий объем работ по разработке выемки или отсыпке насыпи, м³;

V_дн? дневная выработка одной машины, м³/дн;

n? число ведущих машин, шт.

Определим трудоемкость разработки 1 м³ грунта (чел.-ч). Сначала определим трудоемкость разработки 1 м³ грунта для каждой машины в бульдозерном и скреперном комплекте, а затем трудоемкость разработки 1 м³ грунта для каждого комплекта:

• ? для бульдозера ДЗ-35А: ,
• ? для катка ДУ-29А: ,
• ? для бульдозера-рыхлителя ДП-22: ,
• ? для скрепера ДЗ-30: ,
• ? для бульдозера ДЗ-19: ,
• ? для катка ДУ-29А: ,

? для бульдозера-рыхлителя ДП-14: ,.

Общая трудоемкость бульдозерного комплекта:

Общая трудоемкость скреперного комплекта:

Определим себестоимость единицы продукции по формуле (22):

где — зарплата машинистов i-той машины, руб.;

— стоимость использования i-той машины комплекта за смену, руб. [1] (табл. П26 и П27);

? сменная выработка комплекта, м³;

Здесь величина накладных расходов назначается от суммы зарплаты машинистов и стоимости использования комплекта в размере 94,3% (для промышленного и гражданского строительства в РБ).

Предварительно определим заработную плату машинистов машин, входящих в комплект:

где — расценка i-того машиниста.

Зарплата тракториста бульдозера ДЗ-35А [2] (Е2−1-22 табл. 2, пп. 6-б, 6-д и Е2−1-5, п. 4-б):

Зарплата тракториста катка ДУ-29А [2] (Е2−1-31 табл. 4, пп. 1-б, 2-б):

Зарплата тракториста бульдозера-рыхлителя ДП-22 [2] (Е2−1-1, п. 4-б):

Зарплата тракториста скрепера ДЗ-30 [2] (Е2−1-21 табл. 2, пп. 1-б, 1-г):

Зарплата тракториста бульдозера ДЗ-19 [2] (Е2−1-5, п. 2-б):

Зарплата тракториста катка ДУ-29А [2] (Е2−1-31 табл. 4, пп. 1-б, 2-б):

Зарплата тракториста бульдозера-рыхлителя ДП-14 [2] (Е2−1-1, п. 1-б):

Стоимость использования бульдозера ДЗ-35А за смену:

Стоимость использования катка ДУ-29А за смену:

Стоимость использования скрепера ДЗ-30 за смену:

Стоимость использования бульдозера ДЗ-19 за смену:

Себестоимость единицы продукции:

Определим удельные капитальные вложения на выполнение единицы работ по формуле (24):

где 1,07 — коэффициент, учитывающий затраты по доставке машин с завода-изготовителя на базу механизации;

— инвентарно-расчетная оптовая стоимость машин, входящих в комплект, руб. [1] (табл. П26 и П27);

— нормативное число смен работы машин в году [1] (табл. П29).

Инвентарно-расчетная оптовая стоимость и нормативное число смен работы машин в году:

? для бульдозера ДЗ-35А:? для катка ДУ-29А:? для бульдозера-рыхлителя ДП-22:? для скрепера ДЗ-30:? для бульдозера ДЗ-19:? для катка ДУ-29А:

? для бульдозера-рыхлителя ДП-14:

Определим приведенные удельные затраты по формуле (25):

где — величина, обратная сроку окупаемости капитальных вложений, принимаемая равной 0,15;

С — себестоимость единицы продукции, руб.;

К — удельные капитальные вложения.

Вычислим экономический эффект, отнесенный к 1 м³ по формуле (26):

где — разница в себестоимости выполнения работ по сравниваемым вариантам, руб.;

— разница в стоимости основных и оборотных фондов по сравниваемым вариантам, руб.

Технико-экономические показатели по вариантам сводим в таблицу 3.

Таблица 3 — Технико-экономические показатели.

Показатели.	Варианты.
Продолжительность работы, смен.
Трудоемкость разработки 1 м3, чел.-ч.	22,08.	24,80.
Себестоимость разработки 1 м3, руб.	7,43.	6,18.
Удельные капитальные вложения разработки 1 м3, руб.	2,0.	1,7.
Приведенные удельные затраты на разработку 1 м3 грунта, руб.	7,73.	6,44.

Второй вариант (скреперный комплект) имеет меньшие приведенные затраты и принят для производства работ.

Скреперный комплект:

• ? прицепной скрепер ДЗ-30 на базе трактора ДТ-75 — 1 шт.;
• ? бульдозер ДЗ-19 — 1 шт.;
• ? самоходный каток ДУ-29А — 1 шт.;
• ? бульдозер-рыхлитель ДП-14 на базе бульдозера ДЗ-19 — 1 шт.

Выбор машин и механизмов для разработки котлована Подбор экскаватора Необходимо выполнить подбор экскаватора для разработки котлована глубиной 1,7 м и общим объемом 10 320,165 м³. Выбор машины будем проводить, сравнивая технические параметры и технико-экономические показатели предварительно выбранных ведущих машин.

Для разработки котлована с объемом грунта 10 320,165 м³ по [1] (таб. П. 4) рекомендуется применять экскаватор с объемом ковша 0,8 м³. Так как грунт необходимо разрабатывать ниже уровня стоянки и залегание грунтовых вод ниже нулевой отметки дна котлована выбираем для сравнения два вида экскаватора: а) ЭО-4121А оборудованный обратной лопатой емкостью 1 м³ [2] (Е2−1-11 табл. 5); б) экскаватор-драглайн Э-10 011Е с емкостью ковша 1 м³ [2] (Е2−1-7 табл. 1). У обоих экскаваторов ковш с зубьями, так как разрабатываемый грунт — глина.

Сравнение технико-экономических показателей экскаваторов Определим трудоемкость работ и затраты машинного времени по формуле (27):

где V — объем планировочных работ, V=10 320,165 м³;

H_вр — норма времени, маш.-ч;

• а) H_вр= 1,9 маш.-ч [2] (Е2−1-11 табл. 7 п. 5-з);
• б) H_вр= 2,8 маш.-ч [2] (Е2−1-10 табл. 2 п. 5-з);
• 8 — продолжительность смены, ч;

E_н — единица измерения по [2], 100 м³.

Посчитаем сменную производительность экскаватора по формуле (28):

Находим стоимость разработки 1 м³ грунта в котловане по формуле:

где С_маш-см — стоимость машино-смены экскаватора с учетом накладных расходов, руб.;

• а) С_маш-см = 31,08 руб. [1] (табл. П. 25),
• б) С_маш-см = 37,90 руб. [1] (табл. П. 25),

Определим удельные капитальные вложения на разработку 1 м³ грунта по формуле (30):

где 1,07 — коэффициент учитывающий транспортные затраты;

С_оп — оптовая цена машины при доставке от базы до объекта,.

• а) С_оп = 23 470 руб. [1] (табл. П. 25),
• б) С_оп = 21 960 руб. [1] (табл. П. 25),

t_год — нормативное число смен работы экскаватора в году, [1] (табл. П. 29) принимаем равное 384 для обоих вариантов.

Определяем приведенные затраты на разработку 1 м³ грунта по формуле (31):

где Е — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, принимаемый 0,12 для техники эксплуатируемой более одного года;

Полные приведенные затраты на разработку грунта всей выемки в базовых ценах 1991 г. составят:

• а) П^V=0,093•10 320,165=959,8 руб.,
• б) П^V=0,149•10 320,165=1537,7 руб.,

Экономический эффект составляет:

Э = П^V_б — П^V_а = 1537,7−959,8 =607,9 руб.

После выполненных вычислений можно сделать вывод, что использовать вариант, А для разработки котлована экономически более выгодно чем вариант Б. Также необходимо учесть, что производительность экскаватора ЭО-4121А при погрузке грунта в транспортное средство практически в 2 раза больше чем у Э-10 011Е. Поэтому выбираем экскаватор марки ЭО-4121А, оборудованный обратной лопатой с емкостью ковша 1 м³. Согласно [2] (E2−1-11 табл. 5) этот экскаватор имеет следующие технические характеристики:

• — емкость ковша — 1 м³;
• — наибольшая глубина копания — 5,8 м;
• — наибольшая высота выгрузки — 5 м;
• — наибольший радиус копания — 9 м.

Необходимо учесть, что значение наибольшего радиуса копания необходимо умножить на коэффициент K₀ принимаемый 0,8. 0,9, (R_р= 9•0,9=8,1 м). Это необходимо для того чтобы машина не работала на пределе своих возможностей что ведет к быстрому износу деталей машины.

Выбор параметров проходки экскаватора Размеры проходок и их необходимое количество будем определять исходя из технических характеристик экскаватора и требуемой ширины траншеи.

Лобовая проходка по прямой. Необходимое условие: ширина котлована В?1,50. 1,7 R_р; 8,85 м > 1,7•8,1=13,77 м. Условие выполняется, следовательно разработку котлована будем вести лобовой проходкой которая рассчитывается по формуле (32):

где R_ст — наибольший радиус резания, (R_р =8,1 м);

l_п — длина рабочей передвижки экскаватора, (l_п = 4 м);

R_в.т — наибольший радиус выгрузки грунта, (R_в = 5 м);

b_к — ширина транспортного средства или отвала грунта, (b_к = 2,64 м — для КрАЗ-256).

Принимаем ширину проходки В = 8,85 м по ширине котлована (рисунок 8).

Рисунок 8 — Схема к определению параметров экскаваторного забоя Расчет оптимального количества автосамосвалов для отвозки грунта Экскаватор при отрывке котлована грунт разрабатывает в отвал и в транспорт. В качестве комплектующих машин для вывоза лишнего грунта и обеспечения совместной работы с экскаватором выбираем автосамосвалы.

Грунт разрабатывается одноковшовым экскаватором марки ЭО-4121А, оборудованным обратной лопатой с емкостью ковша 1 м³. Грунт — глина. Расстояние транспортирования грунта — 1,2 км.

Определим объём грунта в плотном теле в ковше экскаватора по формуле (33):

где V_ков — принятый объем ковша, м³;

К_нап = 0,8 — коэффициент наполнения ковша (для обратной лопаты);

К_пр — коэффициент первоначального разрыхления грунта, для глины 1,3 по [1] (табл. П3).

Определим массу грунта в ковше экскаватора по формуле (35):

где г = 1,8 т/м³ — объемная масса грунта, [2] (Е2−1, стр. 11).

Определим количество ковшей грунта, загружаемых в кузов автосамосвала по формуле (36):

где П=10 т — грузоподъемность автосамосвала КрАЗ-256.

Определим объём грунта в плотном теле, загружаемого в кузов автосамосвала:

Определим продолжительность одного цикла работы автосамосвала:

где t_п — время погрузки грунта, мин;

L — расстояние транспортировки грунта, 1,2 км по заданию;

V_г — средняя скорость загруженного автосамосвала, км/ч [1] (табл. П8);

V_п — средняя скорость автосамосвала в порожнем состоянии принимается в интервале 25 — 30 км/ч;

t_р — время разгрузки (ориентировочно 1 — 2 мин);

t_м — время маневрирования перед погрузкой и разгрузкой (ориентировочно 2 — 3 мин).

где Н_вр — норма машинного времени для погрузки экскаватором 100 м³ грунта в транспортные средства по [2] (Е2−1-11 табл. 2, п. 5-з).

Н_вр= 1,9 маш-ч = 114 маш-мин,.

Требуемое количество автосамосвалов составит:

В связи с тем, что грунт разрабатывается не только на вывоз, но и в отвал, количество автосамосвалом будет значительно меньше.

В следствии этого принимаем 1 автосамосвал КрАЗ-256 грузоподъемностью 10 т. А когда машина не будет обслуживать экскаватор ЭО-3121Б, он будет работать в отвал.

Выбор комплектов машин и механизмов для устройства фундаментов Для устройства свайного фундамента необходим копер для забивки свай и кран для подачи бетонной смеси.

Выбор сваебойного и копрового оборудования Эффективность забивки сваи зависит от правильного выбора свайного молота. Молоты для забивки свай выбирают исходя из установленной расчётной нагрузки, допускаемой на сваю и массы сваи. Определим необходимую минимальную энергию ударов молота Э (кДж) из формулы (41):

где, а — коэффициент, равный 0,25 кДж/т;

F — несущая способность сваи, (F = 390 кН = 39 т).

По полученному значению величины необходимой минимальной энергии ударов подбираем молот СП-75 по [1] (таб. П57) c наибольшей энергией удара 40 кН. Проверим этот молот по коэффициенту применимости молота K, который должен быть больше отношения весов молота и сваи к энергии удара:

где М_о — общий вес молота, М_О= 27 000 Н [3] (таб. 14.2);

М_н — вес наголовника, принимаемый в расчетах равным 500 Н;

М_с — вес сваи, Н (С3−30 = 7000 Н).

Э_р — расчётная энергия удара выбранного молота, Дж, принимаемая для трубчатых дизель-молотов:

Э_Р = 0,9•М_М•Н, (43).

где М_М — масса ударной части молота, М_М = 12 500 Н;

Н — фактическая высота падения ударной части, принимаемая на стадии окончания забивки свай для трубчатых дизель-молотов — Н=2,8 м.

Э_Р = 0,9•12 500•2,8 = 31,5 кДж,.

Так как величина коэффициента K не превышает значений, указанных в таблице 4, это значит, что молот СП-75 пригоден для забивки свай.

Таблица 4 — Значения коэффициента применимости молота К.

Тип молота.	Материал свай.
дерево.	сталь.	железобетон.
Трубчатый дизель-молот и паровоздушный молот двойного действия.		5,5.
Паровоздушный молот одиночного действия и штанговый дизель-молот.	3,5.
Подвесной молот, механический.		2,5.

В соответствии с рекомендациями [11] (таб. 15.2) трубчатый дизельный молот СП-75 используют с навесной копровой установкой на базе экскаватора ЭО-4111.

Определим значение отказа свай, которое определяется по формуле (44):

где n — коэффициент, кН /м², принимаемый для железобетонных свай с наголовником — 150;

А — площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения ствола сваи, А = 0,09 м²;

K — коэффициент безопасности по грунту, принимаемый при числе свай в опоре 5 шт., K = 1,76;

Е — коэффициент восстановления удара, принимаемый Е² = 0,2 при забивке железобетонных и стальных свай молотами ударного действия с деревянным вкладышем;

q_с — вес сваи, q_с = 7 кН;

q_н — вес наголовника, q_н = 0,5 кН;

Q_п — полный вес молота, Q_п = 2,7 кН;

КF = 390•1,76 = 686,4 кН.

Подбор крана Выбор крана произведем по техническим параметрам (рисунок 10):

• — грузоподъёмность Q_к;
• — высота подъёма крюка H_к;
• — вылет крюка L_к.

Сначала уточним массы перемещаемых элементов, монтажной оснастки и грузозахватных устройств, а также определим габариты и проектное положение стаканных фундаментов.

Ведущим процессом при устройстве фундаментов является подача бетонной смеси. Будем использовать поворотную бадью БПВ — 2,0 «Туфелька» емкость 2 м³ и габаритными размерами 3690Ч2050Ч1110. Вес такелажной оснастки — 100 кг. Сухая масса бадьи 895 кг. Полный вес бадьи с загруженной в нее бетонной смесью (плотность бетона принимаем 2500 кг/м³) составит:

Рисунок 10 — Схема к определению технических характеристик крана Требуемая грузоподъёмность крана Q_к складывается из массы бадьи с бетоном Q_б и массы такелажных приспособлений Q_так (стропы, захваты, траверсы):

Необходимую высоту подъёма крюка определим по формуле (46):

где h_о — расстояние от уровня стоянки крана до опоры сборного элемента на верхнем монтажном горизонте, м;

h_з — запас по высоте, необходимый для установки элемента или проноса его над ранее смонтированными конструкциями; по требованиям техники безопасности принимается равным 0,5−2 м (принимаем 1,2 м);

h_б — высота бадьи, м;

h_ст — высота захватного приспособления в рабочем положении от верха монтируемого элемента до центра крюка, м (принимаем 2 м).

Необходимый вылет крюка L_к определяется как расстояние от центра оси вращения крана до максимально удаленного монтируемого элемента с одной стоянки.

Важно учесть, что вылет крюка определен для перпендикулярного направления стрелы крана относительно оси движения и бровки котлована. Поэтому найденный вылет крюка принимаем L_к=10 м, чтобы увеличить рабочий радиус крана.

После проведенных вычислений из [3] (таб. 21.4) выбираем кран МКГ-25БР на гусеничном ходу со стрелой 13,5 м.