Введение

    Социально-экономическое  развитие Республики Беларусь предусматривает  дальнейшее увеличение объемов промышленного, жилищного, энергетического, транспортного, сельскохозяйственного и мелиоративного строительства. Для решения этой задачи необходимо увеличивать парк строительных и дорожных машин (СДМ), создавать принципиально новые конструкции машин с гидравлическим приводом и повышенной степенью автоматизации, развивать индустриальные методы строительства, связанные с применением комплексов машин. Усложнение конструкций и взаимосвязь машин в технологической цепи требует повышения их надежности. Решение этой проблемы обеспечивается повышением качества изготовления машин, совершенствованием их производственной и технической эксплуатации.

    Основная  задача технической эксплуатации СДМ - реализация потенциальных возможностей их конструкции при наименьших затратах на поддержание работоспособности и минимальных вредных воздействий на окружающую среду.

    В процессе технической эксплуатации важны вопросы управления работоспособностью машин. Управление техническим состоянием машины предусматривает: планово-предупредительную систему технических обслуживаний (ТО) и ремонтов и ее связь с диагностированием машин; применение ТСМ и запасных частей при научно обоснованном нормировании; совершенствование технологических процессов ТО и ремонтов, включая и проектирование баз механизации; информацию об эксплуатационной надежности машин; организацию хранения, подготовку к работе и транспортировку машин на объект.

      В настоящее время промышленностью выпускаются новые дорожные и строительные машины для скоростного строительства автомобильных дорог, автоматизированное технологическое оборудование заводов, в том числе  подвижного типа, новые механизированные инструменты. Все это обеспечивает возможность осуществления комплексной автоматизации процессов и выполнения новых технологических приемов и методов производства дорожных работ с повышенной эффективностью и качеством.

      Наряду  с современными средствами автоматизации  и механизации на оснащении дорожных организаций находятся машины и оборудование устаревших конструкций, но пригодных к эксплуатации. Снимать такую технику не всегда экономически целесообразно. Модернизация и восстановление путем агрегатного ремонта обеспечивает возможности ее дальнейшей эксплуатации.

    Вопросы эффективного использования как  новой так и старой техники  имеют большое значение. Важнейшим  условием ее эффективного использования является правильная эксплуатация техники.

    1. Исходные данные.

    База  механизации проектируется для комплекта машин, предназначенного для устройства дорожного полотна.

    Исходные  данные приведены в таблице 1.1  

    Таблица 1.1. – Исходные  данные к проекту по варианту 5.

    Таблица 1.2 - Исходные данные к проекту по варианту 19.

    Таблица 1.3 - Исходные данные к проекту по варианту 20.

    Таблица 1.4. – Исходные  данные к проекту  по варианту 33. 

    Для устройства земляного полотна применяется  песок или супесь. Толщина слоя до 1,5 м. (наименьшее возвышение 1,1 м). Коэффициент  уплотнения 1,0...0,98.

    Тело  насыпи (с откосами). Разрешается  использовать грунты и отходы промышленности (шлак).

          Требования к материалам по СНиП 2.05.02-85.

    2. Расчет годовых  объемов работ.

    Расчет  потребного количества песка Q_п; щебня Q_щ; битума Q_б; крупнозернистого и мелкозернистого асфальтобетона Q_ак и Q_ам в зависимости от категории строящейся дороги K_д и ее длины L_g, производится на основании норм расхода материалов на 1 км дороги, приведенных в приложении  А /1/.

    2.1 Расчет годовых  объемов работ  для 1-го  участка  дороги.

    Годовой объем работ для погрузчиков  и самосвалов определяется по формуле:

                     Q_ПС = L_g1*Нр = 60*11×10³ = 660×10³   м³/год,

где  L_g1 = 60 км - длина первого участка дороги;

    Нр = 11×10³ м³ - норма расхода песка на 1 км дороги, приведенное в приложении А /1/.

    Годовой объем работ для пневмокатков и автогрейдеров определяется по формуле:

                    Q_ПА = n*L_g1*Вд = 5*60000*10 = 3000000 м²/год,

где  n – количество слоев отсыпки при устройстве земляного полотна,              принимаем n = 5;

    Вд  – ширина земляного полотна,  Вд = 10м (см таблица 1.1 /1/). 

    2.2 Расчет годовых  объемов работ  для 2-го  участка дороги. 

    Годовой объем работ для погрузчиков  и самосвалов определяется по формуле:

                   Q_ПС = L_g2*Нр =30*11×10³ = 330×10³   м³/год,

где  L_g2 = 30 км - длина второго участка дороги;

    Нр = 11×10³ м³ - норма расхода песка на 1 км дороги, приведенное в приложении  А /1/.

    Годовой объем работ для пневмокатков и автогрейдеров определяется по формуле:

                    Q_ПА = n*L_g2*Вд = 5*30000*10 = 1500000 м²/год,

где  n – количество слоев отсыпки при устройстве земляного полотна,              принимаем n = 5;

    Вд  – ширина земляного полотна, Вд = 10м (см таблица 1.1 /1/).

    Параметры машин для остальных вариантов  сведём в таблицу 2.

Таблица 2. – Годовые объемы работ варианта № 5 

Таблица 2.1 – Годовые объемы работ. 

Таблица 2.2 –  Годовые объемы работ для вариантов 33

    3. Выбор номенклатуры машин.

    В зависимости от условий эксплуатации и величины годовой программы  по видам работ выбирают типы машин.

    При выполнении землеройно-транспортных работ  определяющим фактором является дальность  транспортировки грунта. Предельная дальность транспортировки бульдозерами - 0,1 км; прицепными скреперами - 0,5 км, самоходным скрепером -   10 км. При большей  дальности транспортировки землеройные работы выполняются экскаваторами или погрузчиками, а транспортировка автомобилями-самосвалами.

          Набор грунта самоходным скрепером производится с помощью  толкача, а при работе экскаваторов и самосвалов в комплект машин  включается бульдозер.

          Для снижения коэффициента сопротивления перемещению машин f при транспортировке используется автогрейдер, планирующий дорогу.

          При выборе комплекта  машин необходимо учитывать следующие  условия:

          - производительность  машин должна быть максимальной при полной их загрузке;

          - экскаваторами без  предварительного рыхления можно  разрабатывать грунты до IV категории  включительно (число ударов плотномера  ДорНИИ С до 35);

          - разработка грунта  скреперами, погрузчиками и автогрейдерами  при значении С до 12;

          - разработка грунта  повышенной влажности и при  величине С<1 возможна только экскаваторами;

          - вместимость кузова  автосамосвала должна превышать  вместимость ковша экскаватора  в 4...5 раз, а погрузчика в  2...3 раза;

          - тяговые усилия  толкача и скрепера в кН выбираются из условия превышения вместимости ковша скрепера в 25...30 раз;

          - если по условиям  эксплуатации возможно применение  экскаватора  и погрузчика, предпочтение  отдается погрузчику.

          С учетом вышеизложенных рекомендаций и исходных данных, указанных в задании, принимаем решение о выборе следующего комплекта машин для обоих участков дороги:

- экскаватор  ЭО – 4121;

- погрузчик  АМКАДОР – 332;

    - автосамосвал МАЗ –5510;

    - пневмокаток ДУ – 16В;

    - автогрейдер ДЗ – 98А;

        - бульдозер ДЗ – 35С;

        - автогудронатор ДС – 39А;

        - асфальтоукладчик ДС – 94;

        - распределитель ДС – 49;

        - кран стреловой КС – 3571;

        - каток статический ДУ – 50.

    Уплотнение  грунта при устройстве земляного  полотна дороги производится пневмошинными  катками и прицепными кулачковыми  катками.

    4. Расчет производительности  машин.

    4.1 Расчет производительности  машин для 1-го  участка дороги.

    Расчет  годовой эксплуатационной производительности погрузчика

АМКАДОР – 332. 

    Часовая эксплуатационная производительность погрузчика определяется по формуле:

     , м³/час

где V_k – объем ковша, м³, принимаем V_k = 1,5  м³;

    k_н – коэффициент наполнения ковша (0,95...1,1), принимаем k_н = 1,05;

    k_р – коэффициент разрыхления материала, принимаем k_р = 0,95;

    k_у – коэффициент, учитывающий условия работы (0,65…0,8), принимаем k_у = 0,7;

    Продолжительность цикла t_ц учтена хронометражём. Средняя продолжительность цикла при погрузке в транспортные средства  составляет  для V_k = 1,5 м³ 15...20 сек. При проведении расчётов для погрузчика данного типа принимаем t_ц = 18 с.

    k_и – коэффициент использования погрузчика в течении смены с учётом подачи автосамосвалов, подготовки площадки, передачи смены и возможных простоев (0,7…0,8), принимаем k_и = 0,75.

    Тогда:

    Пэ = м³/час.

    Годовая эксплуатационная производительность погрузчика определяется по формуле:

    Пг =  Пэ * Тч,

где Тч – годовой фонд времени с учетом коэффициента сменности. Принимаем для расчетов Тч = 3495  ч/год.

    Пг = 174,1 *3495  = 608479,5 м³/год. 

    Расчет   годовой  эксплуатационной  производительности  самосвала 

МАЗ-5551.

                          , м³/час

где  m – число рейсов в час;

    g – грузоподъёмность  самосвала, g =10 т;

       - плотность материала, =1,5 т/м³.

      Число рейсов m = 60/Т = 60/18,7 = 3,2,

принимаем  m = 4;

где    Т - производительность одного цикла работы самосвала, мин. 

             ,

где t_п – время, необходимое на загрузку самосвала (за 4...5 циклов экскаватора), для проведения расчетов, в зависимости от типа основной машины t_п =2,4 мин;

    L – расстояние транспортировки  грунта, км, принимаем среднее расстояние транспортировки L = 4 км;

    V₁ – cкорость движения груженого самосвала,  

    V₁ = 26-62*f₁+0,34*f₁^-1 = 26-62*0,05+0.34*0,05^-1 = 32,02  км/ч;

    V₂ – скорость  движения порожнего самосвала, принимаем V₂ = 50 км/ч;

    t_р -  время маневрирования и разгрузки самосвала, принимаем t_р = 4 мин.

    Тогда производительность самосвала:

    П_Э =   м³/час.

    Годовая эксплуатационная производительность самосвала определяется по формуле:

    Пг =  П_Э * Тч,

где Тч – годовой фонд времени с учетом коэффициента сменности. Принимаем для расчетов Тч = 2800  ч/год.

    Пг = 26,67*2800 = 74676 м³/год. 

    Расчет  годовой эксплуатационной производительности пневмокатка  ДУ-16В. 

    Эксплуатационная  производительность дорожных катков в  м²/час:

где  B – ширина  укатываемой полосы,  принимаем B = 3 м;

    a  -  перекрытие  предыдущего прохода  (0,2 м);

    V_ср – средняя скорость катка,  принимаем V_ср = 3 км/ч;

    n - необходимое число проходов (принимается при уплотнении щебёночных и гравийных слоев 20…40), для проведения расчетов принимаем n = 30 .

    Часовая эксплуатационная производительность равна:

    Пэ =    м²/час.

    Годовая эксплуатационная производительность пневмокатка определяется по формуле:

    Пг =  Пэ * Тч,

где Тг – годовой  фонд времени с учетом коэффициента сменности. Принимаем для расчетов Тч = 2150 ч/год. 

    Пг = 280 *2150 =602000 м²/год. 

    Расчет  годовой эксплуатационной производительности автогрейдера ДЗ-98А. 

    Эксплуатационная  производительность автогрейдера, м²/час:

где  B – ширина  разравниваемой полосы,  принимаем B = 3 м;

    a  - перекрытие  предыдущего прохода  (0,2м);

    V_ср – средняя скорость автогрейдера,  принимаем V_ср = 3км/ч;

    n  - необходимое  число проходов, принимаем n = 3.

    Часовая эксплуатационная производительность равна:

    Пэ = ,  м²/час.

    Годовая эксплуатационная производительность автогрейдера определяется по формуле:

    П_Г =  Пэ * Тч,

где Тг – годовой фонд времени с учетом коэффициента сменности. Принимаем  для расчетов Тч = 2265, ч/год.

    Пг = 2800*2265 = 6342000, м²/год.

    4.2  Расчет производительности  машин для 2-го  участка дороги.

    Расчет  годовой эксплуатационной производительности погрузчика

АМКАДОР-332.  

      Эксплуатационная производительность погрузчика определяется аналогично как и для погрузчика 1-го участка:

    Часовая эксплуатационная производительность равна: 

    Пэ = , м³/час.

Годовая эксплуатационная производительность погрузчика равна: 

    Пг = 174,1*3495  = 608479,5 м³/год. 

    Расчет  годовой эксплуатационной производительности самосвала МАЗ-5551. 

                             , м³/час

где  m – число рейсов в час;

    g – грузоподъёмность  самосвала, g =10 т;

          -  плотность материала, =1,5 т/м³.

    Число рейсов  m = 60/Т = 60/21,84 = 2,7.

  принимаем  m = 3;