Основы проектирования асфальтобетонного завода

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический  университет                                    

 

 

 

Курсовая работа

 

по предмету: «Технология и организация  строительства автомобильных дорог»

 

Тема «Основы проектирования асфальтобетонного  завода»

 

 

 

 

Введение

 

Целью курсовой работы «Основы проектирования асфальтобетонного  завода» является обобщение и  закрепление знаний по дисциплине «Технология  и организация строительства  автомобильных дорог» на примере  проектирования АБЗ.

Задачей в данной работе является в соответствии с исходными данными к курсовой работе запроектировать АБЗ, характеристики которого удовлетворили бы требования нормативно – правовых документов.

Для этого  необходимо произвести расчёт материально  – технических и других видов  ресурсов, составить технологическую  схему производства а/б смеси, вычертить генеральный план АБЗ, а также произвести контроль качества продукции и расчет технических показаний АБЗ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчётная часть курсовой работы.

1.1. Расчет годового фонда рабочего  времени.

 

За расчетный период принимается  годичный срок работы АБЗ при температуре +5 весной и до +10 осенью. Для Минской обл. (метеостанция Минск) период соответствует с 7.04 по 2.10. Число смен полезной работы устанавливается на основании климатических условий с учетом выходных и праздничных дней, дней простоев машин по непредвиденным причинам и на проведение технического осмотра и ремонта, неблагоприятных дней по метеоусловиям. Далее приведем расчет определения числа смен полезной работы в расчетный период.

         

Количество рабочих дней по каждому  отдельному месяцу определяется по формуле:   

Д_Р =  Д_К – (Д + Д₂ + Д_Н + Д_РЕМ)

где Др - число рабочих дней в месяце;

      Дк – число календарных дней в месяце;

      Д₂ – число праздничных и выходных дней;

      Дн – количество дней простоев машин по непредвиденным причинам, принимается равным 3% от календарного времени, за вычетом выходных и праздничных дней;

Д - количество дождливых дней с  учетом праздничных и выходных дней за  этот период определяется по формуле:

где Д₁ – количество дождливых дней, принимается:

       для 1кв.= 0,6 или по 0,2 на месяц,       для 3кв.= 4,7 или по 1,6 на месяц,

       для 2кв.= 3,9 или по 1,3 на месяц,       для 4кв.= 1,8 или по 0,6 на месяц,                                                               

      Дн – количество дней простоев машин по непредвиденным причинам, принимается равным 3% от календарного времени, за вычетом выходных и праздничных дней;

      Дрем – затраты на проведение  ТО и ремонт, определяются по  формуле:

       где Дп = Д₁+Д₂+Д_н, т.е. сумма дней перерывов в работе по всем причинам,    кроме ТО и ремонта; 

      К_см – коэффициент сменности, принимается:

для 1 и 4 кв. – К_см = 1,0;

для 2 и 3 кв. – К_см = 2,0;

      Р – количество дней нахождения машин в ремонте, приходящееся на 1 час работы машин, принимается 0,0138;

     Псм – продолжительность смены, равна 8,0 ч.

 

Количество  рабочих смен в месяце:

Д_Р.С. = Д_Р × К_СМ

Для удобства представим расчеты в табличной  форме:

 

Таблица1.1  Определение числа  смен полезной работы завода за 1 год.
Месяц Дк Д1 Д2 Дн Дп Д Дрем Др Дрс Январь 31 0,2 11 0,6 11,8 0,13 1,91 17 17 Февраль 28 0,2 8 0,6 8,8 0,14 1,91 17 17 Март 31 0,2 9 0,66 9,86 0,14 2,10 19 19 апрель 31 1,3 9 0,66 10,96 0,92 3,62 17 34 Май 31 1,3 11 0,6 12,9 0,84 3,27 15 31 Июнь 30 1,3 8 0,66 9,96 0,95 3,62 17 34 Июль 31 1,6 10 0,63 12,23 1,08 3,39 16 32 Август 31 1,6 8 0,69 10,29 1,19 3,75 17 35 Сентябрь 30 1,6 8 0,66 10,26 1,17 3,57 17 33 Октябрь 31 0,6 10 0,63 11,23 0,41 1,97 18 18 Ноябрь 30 0,6 9 0,63 10,23 0,42 1,97 18 18 Декабрь 31 0,6 9 0,66 10,26 0,43 2,06 19 19 Всего дней и смен: 207 306
Определение числа  смен полезной работы завода в расчётный  период

 

Месяц	Дк	Д1	Д2	Дн	Дп	Д	Дрем	Др	Дрс
апрель	23	1,3	7	0,48	8,78	0,90	2,57	12	24
май	31	1,3	11	0,6	12,9	0,84	3,27	15	30
июнь	30	1,3	9	0,63	10,93	0,91	3,45	16	32
июль	31	1,6	9	0,66	11,26	1,14	3,57	17	34
август	31	1,6	6	0,75	8,35	1,29	4,10	19	38
сентябрь	30	1,6	8	0,66	10,26	1,17	3,57	17	34
октябрь	2	0,6	1	0,03	1,63	0,30	0,04	1	2
Всего дней и смен:								97	194

 

1.2. Расчет потребности исходных материалов для приготовления асфальтобетонных смесей.

 

    По величине годовой потребности дорожно-строительной организации в асфальтобетонной смеси устанавливают необходимое количество крупно- и мелкозернистой смесей. Потребное количество исходных материалов (щебня, песка, минерального порошка и битума) необходимых для приготовления заданного количества асфальтобетонных смесей, рассчитывают в соответствии с РСН 8.03.127-2007. Расчет представлен в табличной форме(Таблица 1.2).

 

Таблица 1.2 Потребное  количество исходных материалов

 

ОСНО-ВАНИЕ	НАИМЕ-НОВАНИЕ	Единица измерения	Потребность в исходных материалах
		Кол-во ед. изм.	щебень,гравий	щебень, гравий	щебень,гравий	песок для стр. работ	М. П.	Битум вязкий	ПАВ
			5…10 м3	10…20 м3	20…40 м3	м3	Т	Т	Т
Е27-67-5	Гравийная , пористая, мелкозернистая, горячая	100	18,5
			6,11	7,77	4,63	38,3	11,3	6,22	0,466
		420	2564	3263	1943	16086	4746	2612	196
Е27-67-13	щебеночная, крупнозернистая, пористая, тип В,горячая	100	36,1
			11,91	15,16	9,03	29,1	2,01	5	0,375
		420	5003	6368	3791	12222	844	2100	158
Е27-67-12	Высокопористая песчаная, горячая	100	-------
			-------	-------	-------	60,9	5,73	4,9	0,368
		360	-------	-------	-------	21924	2063	1764	132
ИТОГО:		120 000	7568	9631	5733	50232	7653	6476	486

 

Примечание: Согласно  РСН 8.03.127-2007 расход щебня на приготовления 100т:

 

 

 

 

 

1.3. Выбор типа смесителей и расчет  их количества

 

        Назначение и месторасположение  завода предопределяют  выбор  основного оборудования, уровень  механизации и автоматизации,  а также капитального обустройства  предприятия.

        Прирельсовые заводы комплектуются  полустационарными и реже стационарными  смесительными установками. Смесительные  установки полустационарного типа предназначаются для оборудования асфальто-бетоных заводов на крупных строительных объектах и в городах, которые редко перебазируются.

        Количество смесителей определяется  с учетом объема асфальтобетонной  смеси, подлежащей выпуску за  сезон, продолжительности строительного  сезона, когда можно вести асфальтобетонные  работы, или сроков окончания

 

работ, установленных  вышестоящими организациями.

        Имея годовую суммарную потребность  в асфальтобетонной смеси Q каждого типа, расчетную продолжительность строительного сезона в сменах Др.с. и коэффициент использования оборудования (Кв= 0,85-0,90), можно определить потребность асфальтобетонной смеси в смену по формуле:

     

   

 

 

Разделив  потребность в асфальтобетонной смеси в смену на продолжительность  смены в часах   (Тсм= 8,0 ч) и умножив на коэффициент использования оборудования (Кв=0,85), получим часовую потребность асфальтобетонной смеси каждого типа:

Далее с  помощью справочника "Асфальтобетонные и цементобетонные заводы" выбираем следующие комплекты смесительного  оборудования стационарного типа.

 

 

 

 

 

Для первой смеси:  Один комплект  ДС-117-2Е.

Для второй смеси:  Один комплект  ДС-117-2Е.

Для третьей  смеси: Один комплект  ДС-117-2Е.

 

Основные  показатели выбранных комплектов смесительного  оборудования для приготовления а/б смесей приведены в таблицах 1.3.

Таблица 1.3. Основные показатели выбранных  комплектов смесительного оборудования для приготовления, а/б смесей.

№ п.п	Показатели
1	Тип установки	ДС-117- 2Е Установка стационарная периодического действия
2	Производительность т/ч	25
3	Топливо	Мазут 40 –100
4	Расход топлива кг/ч	320
5	Установленная мощность
	Электродвигателей кВт	160
	Электронагревателей кВт	50
6	Количество ступеней очистки газа	2
7	Расход пара при давлении 0,6 – 0,8 МПа, кг/ч	500
8	Габаритные размеры, м:
	Длинна	43,58
	Ширина	34

 

 

       1.4.Расчёт складского хозяйства и внутризаводской транспорт

 

      Получение, учет, кратковременное хранение и выдача  материалов, полуфабрикатов, оборудования  и инвентаря осуществляется на  складах. 

      Склады можно классифицировать  по виду продукции и по способу  хранения.

       Склады каменных материалов  -  щебня, гравия, песка, доменного шлака и др. – устанавливают различными по конструкции в зависимости от типа завода, его производительности, условий снабжения и способов хранения.

       Форма склада в плане зависит  от вида хранимого материала,  объемов хранения, высоты штабеля,  способов погрузочно-разгрузочных  работ. 

       Материал в штабеля подается  различными средствами: транспортерами  и полупогрузчиками.

       Склады минерального порошка на АБЗ бывают различной конструкции. Его хранят в закрытых помещениях, т.к. минеральный порошок легко раздувается ветром и физико-механические свойства его снижаются при увлажнении.

        Хранение органических вяжущих на АБЗ производится в битумохранилищах или специально оборудованных емкостях, в которых хранят и предварительно нагревают вяжущее.

        Хранилища состоят из емкости-резервуара, приямка, систем подогрева и  перекачки вяжущего материала. 

        На АБЗ выполняются следующие  операции: транспортировка щебня,  песка, минерального порошка и  вяжущего от мест разгрузки  к местам временного хранения; подача этих материалов со  складов к смесительному отделению.

        Транспортировка щебня и песка  на АБЗ производится ленточными  транспортерами, бульдозерами и  погрузчиками, ковшовыми элеваторами;  минерального порошка – ковшовыми  элеваторами, винтовыми конвейерами, аэрожелобами, ленточными транспортерами; органические вяжущие материалы транспортируют по трубопроводам с помощью битумных насосов. При транспортировании следует стремиться к сокращению длины перемещения материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

Проектирование  складского хозяйства.

 

         Проектирование складского хозяйства  завода сводится к определению  запасов хранения материалов, площадей  складов, обоснованию способов  погрузочно-разгрузочных работ.

        Различают три вида запасов  хранения: минимальный, максимальный  и текущий.

 Прирельсовые  асфальтобетонные заводы рассчитываются на максимальный запас.

       Максимальный запас – это предельное  количество материалов, которое  можно хранить на складах; определяется  по формуле 

где      V₀ – общая потребность в данном материале на сезон (устанавливается

 расчетом);

m – максимальная норма хранения материалов, принимается:

для привозных  каменных материалов 0,3;

при собственной  заготовке в притрассовых карьерах – 0,5-0,7;

для порошкообразных  – 0,15-0,25;

жидких  органических вяжущих – 0,3;

горюче  смазочных – 0,1;

лесоматериалов  – 0,20;

Кп – коэффициент, учитывающий потери, равный 1,01-1,03.

Расчет  максимального запаса материалов приведен в таблице 1.4.

 

Наименование	Общая	Максимальная	Коэффициент	Максимальный
материалов	потребность,	норма	учитывающий	запас
	V0	хранения, m	потери, Кп
Щебень 20…40, м3	3791	0,3	1,03	1171
Щебень 10…20, м3	6368	0,3	1,03	1968
Щебень 5...10, м3	5003	0,3	1,03	1546
Песок, м3	50232	0,3	1,03	15522
МП, т	7653	0,2	1,03	1577
Битум, т	6476	0,3	1,03	2001
Гравий 20…40, м3	1943	0,3	1,03	600
Гравий 10…20, м3	3263	0,3	1,03	1008
Гравий 5...10, м3	2564	0,3	1,03	792

 

При расчете  максимального запаса хранения, используем битум БНД 60/90, т.к. именно его используем для приготовления а/б смесей, принятых по заданию и руководствуясь РСН 8.03.127-2007.

 

 

 

 

 

 

          Установив максимальные запасы  хранения материалов, вычисляют  требуемые площади складов. 

 

          При прирельсовом расположении  АБЗ запасы щебня, гравия, песка  хранят открытым способом. В этом  случае полезную площадь складов  Sп, м², вычисляют по формуле                                                                                                                               

 

 где   V₂ – максимальный запас материала, м³;     

К – коэффициент, учитывающий устойчивость штабеля, равный 1,2-1,4;

h – высота штабеля (h = 3-5м).

      Минеральный порошок хранится  в закрытых складах полезная площадь которых вычисляется по формуле

 

где n – предельное количество материала, укладываемого на 1м.кв. полезной площади склада. Ориентировочно при хранении минерального порошка в силосах n равно 15-20 т.

 На  территории склада устанавливают проезды для транспорта, проходы, противопожарные разрывы и др. Поэтому общая площадь склада превышает его полезную площадь и будет равна

 

где    а – коэффициент, учитывающий  дополнительную площадь, он равен:

для открытых складов 1,2-1,3,

бункерных и силосных – 1,3-1,4,

универсальных – 1,5-1,7.

Минимальная ширина проездов принимается равной габаритной ширине автотранспорта, увеличенной на двойную  ширину полосы в 1-1,25 м. предназначенную  тля прохода рабочих.

       По вычисленной площади устанавливают размеры складов в плане. Чаще всего склады имеют прямоугольную форму. Ширину складов назначают в зависимости от условий хранения материалов. Затем вычисляют длину склада

 

Расчет площадей складов щебня песка и гравия приведен в таблице 1.5.

 

 

 

Таблица 1.5 Площади и размеры  складов

 

							Таблица 1.5
	V2 ,м3	K	h, м	Sп, м2	а	S0, м2	L, м	b, м
Склад щебня 20…40 м3	1171	1,3	4	380,6	1,3	494,8	9,9	50
Склад щебня 10…20 м3	1968	1,3	4	639,6	1,3	831,5	16,6	50
Склад щебня 5...10 м3	1546	1,3	4	502,5	1,3	653,3	13,1	50
Склад песка	15522	1,3	4	5044,7	1,3	6558,1	131	50
Склад гравия 20…40 м3	600	1,3	4	195,0	1,3	253,5	5,07	50
Склад гравия 10…20 м3	1008	1,3	4	327,6	1,3	425,9	8,52	50
Склад гравия 5...10 м3	792	1,3	4	257,4	1,3	334,6	6,69	50

 

Для хранения минерального порошка, максимальный запас которого составляет 1577 т.  Примем 1 склад вместимостью 1700 т., характеристики которого приведены ниже.

 

Показатели	Вместимость склада – 1700 т
Кол-во силосов, шт.	6
Диаметр 1 силоса,м	6
Высота силоса, м	14,74
Мощность оборудования, кВт	244
Расход сжатого воздуха	71,48
Расход тепла на отопление, кДж/ч	51500

 

Месторасположение завода влияет и на тип битумохранилища. На прирельсовых заводах битумохранилища должны быть более мощными, так как они осуществляют приемку, хранение и полную подготовку битума к работе. На прирельсовом АБЗ битумохранилища располагают вдоль железнодорожной линии в непосредственной близости к колее, что обеспечивает удобный слив битума. Площадь битумохранилища можно определить по формуле

 

V2·α·k

Sb= —————

h·γ

V2 – максимальный запас битума, подлежащий хранению на заводе, т;

α – коэффициент  запаса площади 1.25;

k – коэффициент потерь органических вяжущих материалов, равный 1.013;

h – глубина вяжущего в хранилище 1.5-4;

γ – плотность  битума 0.95-1.05;

 

 

 

 

1577 ·1.25·1.013

Sb = –––––––––––––––––– =950 м³.

2·1,05

 

Так как  битумохранилища емкостью 1577 т с 4 секциями при средней толщине слоя битума в хранилище h=2.0 м площадь каждой секции

 

 

 

Vc             394

Sc = ———— = ———— = 197 м²

h                  2

 

Минимальную длину секции хранилища принимают  исходя из условий обеспечения разгрузки железнодорожных цистерн. Следовательно длина Lc секции хранилища должна быть не менее 12 м. В этом случае ширина секции

 

Bc = Sc / Lc = 197 / 12 = 16,0

Принимаем  Bc = 16,0 м.

Следовательно в соответствии со строительным модулем принимаем длину секции Lc = 12 м.

Общая длина  битумохранилища в этом случае Lb = 4·12 = 48 м.

 

 

Внутризаводской транспорт

 

Для подачи минеральных материалов к установкам АБЗ наиболее целесообразно использовать пневмоколесные одноковшовые фронтальные погрузчики. Принимаем погрузчик ТО-18Д с характеристикой:

 

Технические характеристики погрузчика ТО-11(Д-660):

 

Грузоподъемность, кг 4000

Номинальная вместимость ковша, м3  2

Высота  выгрузки ковша, мм 2900

Вылет кромки ковша, мм  1275

Длина, мм 8032

Ширина, мм 2900

высота, мм 3585

колея, мм   7200

Масса погрузчика, кг 15850

 

В нашем  случае расстояние от складов минеральных  материалов до агрегатов питания 100 м, время, необходимое для доставки материала до агрегатов питания  и возвращение обратно после  выгрузки (цикл) равно:

 

L – расстояние от склада до агрегата питания и обратно, км;

V – скорость движения погрузчика, 7 км/ч;

t_ц -  время цикла погрузки, 45 с.

 

Количество  циклов необходимых для погрузки и выгрузки часовой потребности  материалов:

 

V_к – объём ковша, 2 м³

П_ч – часовая потребность в материалах, м³.

 

Рассчитаем  сменную потребность в материалах:

 

П_смена=V_мм/Д_рс=80817/194=416 м³/смену,

 

V_мм – суммарный объём минерального материала, т;

Д_рс – число смен полезной работы, 194 смены.

 

Часовая потребность  составит:

 

П_ч= П_смена /Т_см=416/8=52 м³/ч,

 

Т_см – продолжительность смены. 8ч.

 

Количество  циклов:

n_ц= 52/2=26 циклов.

 

Время, необходимое  для обеспечения часовой потребности  АБЗ в минеральных материалах составит:

Т= n_ц*t=26*148=3848 c.

 

Учитывая, что  часовая производительность погрузчика равна 48,8 м³/ч, а часовая потребность – 52м³/ч, то для работы АБЗ необходимо иметь следующее количество погрузчиков:

N_погр=П_ч/П_погр=52/48,8=1,1 (2 шт).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5. Расчёт  потребности энергоресурсов.

 

     В состав энергетического хозяйства  асфальтобетонного завода входит  парокотельное отделение, компрессорное отделение, электрораспределительное устройство и инженерные устройства по водоснабжению.

 

1.5.1. Расчёт потребности  в паре.

(с тепловым расчётом  и приямка и битумохранилища)

 

     Тепловой расчет битумохранилища включает определение требуемого количества тепла и параметров нагревательных приборов. При этом следует установить: количество тепла, полезно расходуемого для нагрева битума; потери тепла при разогреве битума в битумохранилище; поверхность нагрева нагревательных приборов и необходимую длину труб: расход пара или электроэнергии и выбор источника тепла.