Определение рабочих параметров экскаватора с оборудованием «обратная лопата» и выбор экскаватора

Выбор экскаватора для разработки котлована осуществляется исходя из размеров выемки, объемов работ, грунтовых условий, при этом учитывают технические параметры экскаватора: объем и тип ковша, максимальную глубину и радиус копания. По результатам определения рабочих параметров экскаватора устанавливают техническую возможность его применения при заданных условиях. Далее производят сравнение экскаваторов по экономическим показателям (рассчитывают приведенные затраты).

Рассмотрим пример выбора экскаватора для разработки котлована.

Исходные данные:

Размеры котлована по низу (по дну): а • в = 50 • 70 м; грунт – супесь;

средняя глубина котлована h_котл = 3,0 м.

1. Определение размеров котлована поверху (c и d) производят по формулам:

с = а + 2 а’, (16)

d = b + 2 a’, (17)

a’ = m h_котл , (18)

где a’ – заложение откоса; m - коэффициент откоса

Величину заложения откоса определяют, пользуясь СНиП 12-04-2002 (см. приложение, табл.4), где приводится крутизна и коэффициент откоса для выемок глубиной h до 5 м. Также можно пользоваться данными [2, с. 35]. План котлована приведен на рис. 3.

Рис. 3. План котлована.

2. Определение объемов работ.

Определение объемов работ включает расчет объема котлована, въездной траншеи, обратной засыпки, недобора грунта.

Объем котлована определяется по формуле

V_к = h_к • [а • b + c • d + (a + c) • (b + d)] / 6; (19)

V_к = 3 • [50 • 70 + 54 • 74 + (50 + 54) • (70 + 74)] / 6 = 11 236 м³.

Объем въездной траншеи:

V_т' = + 3е + 2mh_к • (m´ - m), (20)

где е – ширина траншеи по низу, принимается равной 3,0 – 3,5 м при одностороннем движении транспорта и 7,0 – 7,5 м при двухстороннем; m´ - коэффициент заложения для траншеи, при уклоне дна траншеи i = 0,1 m´ = 10;

V_т' = = 367,4 м³; V_общ = V_к + V_т =

11 603,4 м³.

Объем грунта, необходимый для обратной засыпки V_оз, определяется по формуле:

V_оз = ,

где V_п – объем пазух, определяемый как разность между объемом котлована и объемом подземной части сооружения; К_ор – коэффициент остаточного разрыхления, равный 1 + ρ_о, где ρ_о – мера остаточного разрыхления грунта, определяемая в зависимости от вида грунта по табл. 3 приложения.

3. Выбор рекомендуемой емкости ковша экскаватора производится в зависимости от объема грунта в котловане (см. прил., табл. 5):

- для V_общ.= 11 000 ... 15 000 м³ рекомендуется объем ковша V_к = 1 м³;

- для V_общ = 6 000 ... 11 000 м³ рекомендуется объем ковша V_к = 0,8 м³.

4. Определение величины недобора грунта.

При разработке котлована экскаватором оставляют слой неразработанного грунта – недобор от 5 до 30 см в зависимости от типа рабочего оборудования и вместимости ковша. Определяем допустимую величину недобора грунта по данным табл. 1 приложения. Для экскаватора, оборудованного обратной лопатой с объемом ковша V_к = 0,8 … 1,25 м³ величина недобора составляет 20 см (см. прил., табл. 1). Объем недобора (V_н) может быть определен умножением величины недобора h_н на площадь котлована. V_н = 0,2 • 50 • 70 = 700 м³.

5. Определение наименьшей высоты забоя, обеспечивающей заполнение ковша экскаватора h_{з min} (см. прил., табл. 2). Наименьшая высота забоя зависит от типа и объема ковша экскаватора и группы грунта. Группа грунта может определяться по ЕНиР или по 1, с. 30, табл. 7. В данном примере грунт I группы. Тогда наименьшая высота забоя по табл. 2 приложения составит:

- для ковша объемом V_к = 0,75 м³ h_{з min} = 1,8 м;

- для ковша объемом V_к = 1 м³ h_{з min} = 2,2 м.

Проверяем условие: h_котл. ≥ h_{з min}

3 м > 2,2 – условие выполняется. При невыполнении данного условия нужно принять меньший объем ковша.

6. Выбор марки экскаваторов может производиться по справочникам или по ЕНиР. При этом используют следующие параметры:

- емкость ковша (в данном примере она должна составлять 0,8 – 1 м³);

- максимальная глубина копания h_{к max} экскаватора должна быть не менее глубины котлована h_котл: h_{к max} ≥ h_котл

- тип ковша экскаватора выбирают по виду грунта, например, для песков и супесей выбирают ковши со сплошной режущей кромкой, а для глин и суглинков – с зубьями:

Марки и характеристики выбранных экскаваторов, отвечающих вышеуказанным требованиям, указываем в табл. 4.

В эту же таблицу записываем стоимость машино-смены (С_м.см) и оптовую цену (С_о.ц.) каждого экскаватора.

7. Определение основных рабочих параметров экскаваторов.

Основные параметры экскаваторов показаны на рис. 4.

Рабочие параметры экскаваторов определяются в следующем порядке:

- максимальный радиус копания R_{к max} принимается по технической характеристике в ЕНиР или по справочникам;

• оптимальный радиус резания на уровне стоянки:

R_{p опт} = 0, 9 R_{к max} ; (21)

Таблица 4