Выбор машин и оборудования для механизации строительства

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения» Кафедра «Строительство» ВЫБОР МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА: ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА Рекомендовано методическим советом по качеству образовательной деятельности ДВГУПС в качестве учебного пособия Составители: А.В. Лещинский, Е.С. Клигунов, А.Г. Мингалёв Хабаровск Издательство ДВГУПС 2018 1 УДК 69.002.51 (076.1) ББК Н6-44я7 В 92 Рецензенты: Кафедра «Автомобильные дороги» Тихоокеанского государственного университета (заведующий кафедрой доктор технических наук, профессор А.И. Ярмолинский) Доктор технических наук, профессор кафедры «Графика, конструирование и информационные технологии в промышленном дизайне» Воронежского государственного технического университета В.А. Нилов Составители: А.В. Лещинский, Е.С. Клигунов, А.Г. Мингалёв В 92 Выбор машин и оборудования для механизации строительства: примеры расчета : учеб. пособие / сост. : А.В. Лещинский, Е.С. Клигунов, А.Г. Мингалёв. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2018. – 137 с. : ил. Учебное пособие соответствует рабочей программе дисциплин «Строительные машины и оборудование», «Современные машины и оборудование». Включенные в учебное пособие задания представляют наиболее характерные расчеты приводов механизмов, машин и оборудования, используемых на строительной площадке. Приводятся все нужные для расчетов исходные и справочные данные. Предназначено для студентов всех форм обучения по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство» профиль «Промышленное и гражданское строительство»; специальности 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений», может быть использовано на практических занятиях студентами по специальности 23.05.06 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей», специализация «Строительство магистральных дорог», «Мосты и транспортные тоннели», специальности 23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства». УДК 69.002.51 (076.1) ББК Н6-44я7 © ДВГУПС, 2018 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 4 1. РАСЧЕТ ПЛОСКОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ ..................................................... 6 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ ................................................................ 11 2. РАСЧЕТ КЛИНОРЕМЕНОЙ ПЕРЕДАЧИ ......................................................... 12 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ ................................................................ 20 3. РАСЧЕТ ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ .......................................................................... 20 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ ................................................................ 26 4. РАСЧЕТ ЛЕБЕДОК............................................................................................... 26 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ ................................................................ 33 5. ВЫБОР КРАНА ПО ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ .... 33 5.1. Выбор крана по техническим параметрам ................................................ 36 5.1.1. Башенные краны.................................................................................. 36 5.1.2. Самоходные стреловые краны ........................................................... 40 5.2. Выбор крана по экономическим показателям ........................................... 55 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ КОПАНИЮ ГРУНТА БУЛЬДОЗЕРОМ ............................................................. 59 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ ................................................................ 58 7. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СКРЕПЕРА ........................................... 65 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ ................................................................ 70 8. РАСЧЕТ КОМПЛЕКТА МАШИН ЭКСКАВАТОР-АВТОСАМОСВАЛ ....... 71 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ ................................................................ 78 9. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ БЕТОНОСМЕСИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ...... 79 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ ................................................................ 85 10. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ЦЕМЕНТОБЕТОННОЙ СМЕСИ ...................................................................... 86 10.1. Выбор автобетоносмесителей ................................................................... 88 10.2. Расчет основных параметров бетононасосов .......................................... 91 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ ................................................................ 94 11. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДРОБИЛЬНО-СОРТИРОВОЧНЫХ ЗАВОДОВ И УСТАНОВОК .................................................................................................. 95 11.1. Выбор дробилок ......................................................................................... 96 11.2. Выбор дробилок с использованием электронно-вычислительных машин ..................................................... 117 11.3. Выбор грохотов для сита с размерами ячеек 10 мм ............................. 129 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ .............................................................. 130 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 131 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.................................................................... 132 Приложение 1. РЕДУКТОРЫ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ДВУХСТУПЕНЧАТЫЕ ТИПА Ц2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ..................................... 133 Приложение 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СКРЕПЕРОВ ............ 136 3 ВВЕДЕНИЕ Для того чтобы инженер-строитель мог быть настоящим руководителем и организатором современного высокомеханизированного строительства и умел выбрать наиболее эффективную для конкретных производственных условий машину, а также полностью использовать её возможности, ему необходимы знания конструкций и правил эксплуатации строительных машин и оборудования. Цель учебного пособия – ознакомить студента с типовыми расчетами основных параметров механизмов и машин, акцентируя внимание на эксплуатационных показателях, что будет способствовать усвоению лекционного материала и приобретению навыков практических расчетов. Каждое задание имеет 25 вариантов (табл. 1.2), так что все студенты учебной группы решают отдельные задачи и, пользуясь настоящим пособием, могут делать это как под руководством преподавателя, так и самостоятельно. Так как любая машина состоит из деталей, то, чтобы знать ее конструкцию, необходимо иметь соответствующие знания по курсу «Детали машин». Поэтому студентам предлагается рассчитать плоскоременную, клиноременную и цепную передачи. Для расчёта основных параметров грузоподъемных машин представлены два задания. В первом из них студенты рассчитывают важнейший механизм любого грузоподъемного крана – лебёдку. Второе задание направлено на решение практической задачи – выбор крана по техникоэкономическим показателям. Машины для выполнения земляных работ рассматриваются в разд. 2 для заданного объема земляных работ и дальности транспортирования грунта. Студенты определяют производительность бульдозера и скрепера, проверяя по уравнению тягового баланса возможность движения соответствующей землеройной машины без буксования. Оборудование для приготовления и транспортирования цементобетонной смеси представлено двумя заданиями. Последний (11-й) раздел учебного пособия дает возможность студентам научиться выбирать основное оборудование дробильно-сортировочных заводов и установок. Знания, полученные в результате изучения дисциплины «Строительные машины и оборудование» с использованием настоящего учебного пособия помогут студентам направления подготовки «Строительство» успешно освоить дисциплины учебного плана, связанные с технологией ведения строительных работ, таких, как: «Организация и планирование в 4 строительстве»; «Технология возведения зданий и сооружений», «Особенности строительства на вечномёрзлых и просадочных грунтах»; «Производство СМР при реконструкции зданий и сооружений». Кроме того, пособие также будет полезным для приобретения навыков определения капитальных затрат в строительстве во время изучения дисциплины «Экономика отрасли». 5 1. РАСЧЕТ ПЛОСКОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ Задание. Спроектировать плоскоременную передачу для привода вибратора (рис. 1.1). Исходные данные для расчета приведены в табл. 1.1. Рис. 1.1. Схема плоскоременной передачи Таблица 1.1 Варианты заданий к расчету плоскоременных передач Номер варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 6 Заданная мощность N2, кВт 1,5 3,0 0,5 3,8 7,2 14,5 2,1 2,7 6,8 10,0 1,0 0,6 2,1 5,2 13,0 7,3 0,6 1,4 2,8 5,4 2,0 0,6 0,52 0,63 14,7 Скорость вращения n2, об/мин 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 600 800 1000 1100 1200 300 400 500 600 700 800 800 1000 1100 1200 Угол наклона передачи γ, град. 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 20 30 30 50 60 70 Материал ремня Кожаный Кожаный Кожаный Кожаный Кожаный Кожаный Хлопчатобумажный Хлопчатобумажный Хлопчатобумажный Хлопчатобумажный Хлопчатобумажный Хлопчатобумажный Шерстяной Шерстяной Шерстяной Шерстяной Шерстяной Шерстяной Прорезиненный Прорезиненный Прорезиненный Прорезиненный Прорезиненный Прорезиненный Прорезиненный Порядок расчета плоскоременной передачи По заданной мощности N2, затрачиваемой на привод вибратора, определяют потребную мощность электродвигателя N1, КВт, по формуле N1  N2  , (1.1) где η – коэффициент полезного действия ременной передачи, в среднем равный 0,95...0,98. Из табл. 1.2 [6] выписывают марки и технические данные всех электродвигателей, мощность которых близка расчетной N1. Передаточное число передачи i определяют по формуле i n1 , n2 (1.2) где n1 – скорость вращения вала электродвигателя; n2 – заданная скорость вращения вала вибратора (ведомого шкива). Для выбранных по мощности электродвигателей определяют по формуле (1.2) передаточное число, величина которого должна быть больше единицы, а для плоскоременной передачи без натяжного ролика не превышать шести. Диаметр ведущего (меньшего) шкива D1 , мм, плоскоременной передачи ориентировочно вычисляют по формуле D1  (1100...1300) 3 N1 . n1 (1.3) Диаметр ведомого (большего) шкива D2 плоскоременной передачи рассчитывают по выражению D2  D1 (1  ) i, (1.4) где Σ – коэффициент скольжения ремня, принимаемый в пределах 0,01...0,02. Окончательно диаметры шкивов плоскоременных передач округляют до ближайшего стандартного значения по ГОСТ 17383-72 [1] в миллиметрах: 40, 45, 50, 56, 63, 71, 80, 90, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 900, 1000, 1120. 7 Таблица 1.2 Технические данные некоторых асинхронных трехфазных электродвигателей Тип двигателя Мощность N1, кВт Частота n1, об/мин 4АЛ6ЗВ2УЗ 4А71АУЗ 4А71В2УЗ 4А80А2УЗ 4А80В2УЗ 4А9012УЗ 4А100S2УЗ 4А100S2У3 4А112М2УЗ 4А132М2УЗ 4А16092УЗ 4А71А4УЗ 4А71В4УЗ 4А71В4УЗ 4А80А4УЗ 4А80В4УЗ 4А9014УЗ 4А100S4УЗ 4А100S4У1 4А100L4УЗ 4А100S4УЗ 4А112М4УЗ 4А1322S4УЗ 4А160S4УЗ 4А160М4УЗ 4А180S4УЗ 4А180М4УЗ 4А200М4УЗ 4А200L4УЗ 4А225М4УЗ 4А250S4УЗ 4А250М4УЗ 4А280S4УЗ 4А280М4УЗ 4А71ВУЗ 4А80А6УЗ 4А80В6УЗ 0,55 0,75 1,10 1,50 2,20 3,00 4,00 5,5 7,5 11,0 15,0 0,55 0,75 0,75 1,10 1,50 2,20 3,00 3,0 4,0 4,00 5,5 7,50 15,00 18,5 22,0 30,0 37,0 45,0 55,0 75,0 90,0 110,0 132,0 0,55 0,75 1,10 2840 2840 2810 2850 2850 2840 2880 2880 2900 2900 2940 1390 1390 1390 1420 1415 1425 1435 1500 1500 1430 1500 1455 1465 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 900 915 920 8 МощТип двигателя ность N1, кВт 4А9016УЗ 1,50 4А10016УЗ 2,20 4А112МА6УЗ 3,00 4А112МВ6УЗ 4,00 4А132S6УЗ 5,50 4А132М6УЗ 7,50 4А160S6УЗ 11,0 4А160М6УЗ 15,0 4А180М6УЗ 18,5 4А200М6УЗ 22,0 4А200L6УЗ 30,0 4А225М6УЗ 37,0 4А250S6УЗ 45,0 4А250М6УЗ 55,0 4А280S6УЗ 75,0 4А280М6УЗ 90,0 4А80В8УЗ 0,55 4А90LА8УЗ 0,75 4А90LА8УЗ 0,75 4А90LВ8УЗ 1,10 4А100L8УЗ 1,50 4А132S8УЗ 4,00 4А112МА8УЗ 2,20 4А132М8УЗ 5,50 4А160S8УЗ 7,50 4А160М8УЗ 11,0 4А180М8УЗ 15,00 4А200М8УЗ 18,5 4А200L8УЗ 22,0 4А225М8УЗ 30,0 4А250S8УЗ 37,0 4А250М8УЗ 45,0 4А280S8УЗ 55,0 4А280М8УЗ 75,0 4А315S8УЗ 90,0 4А280S10УЗ 37,0 4А280М10УЗ 45,0 Частота n1, об/мин 935 950 955 950 965 870 975 975 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 700 700 700 700 700 720 700 720 730 730 730 730 730 750 750 750 750 750 750 600 600 Диаметр D1 ведущего шкива, как правило, округляют до ближайшего большего, а ведомого D2 – до ближайшего меньшего значения в соответствии с требованиями ГОСТ 17383-72 [1]. Если межосевое расстояние l не задано, то можно определить минимальную его величину для открытой передачи по формуле l  2( D1  D2 ) . (1.5) Угол обхвата α ремнем ведущего шкива для открытой передачи рассчитывают в градусах по приближенной формуле:   180  D2  D1  60. l (1.6) Рекомендуется угол обхвата α брать не менее 150°, иначе придется увеличивать межосевое расстояние l или применять натяжной ролик. Длину ремня L для открытой передачи определяют по формуле ( D2  D1 )2 L  2l  1,57( D1  D2 )  . 4l (1.7) Для обеспечения нормальной долговечности приводных ремней следует проверить число пробегов ремня U в секунду: U  l (1.8) , где υ – скорость ремня, м/с. V  Dn 60 . (1.9) Число пробегов в открытой передаче должно быть меньше трех. Если число пробегов превышает предельное значение, то для снижения U необходимо увеличить межосевое расстояние и длину ремня L, в противном случае ремень будет иметь пониженный срок службы. Площадь поперечного сечения ремня F, мм2, определяют по формуле F b  P 3 10 , K  (1.10) где b – ширина ремня; δ – толщина ремня; [K] – допускаемое полезное напряжение. 9 Допускаемое полезное напряжение [K] следует определять, МПа: [ K ]  K0 C0 C1 C2 C3 , (1.11) где K0 – приведенное напряжение, определяемое, МПа, по формуле K 0  a  10  D1 (1.12) , где a – постоянный коэффициент для заданных условий работы, равный 2,7; C0 – поправочный коэффициент, зависящий от рода и расположения передачи. Для простой открытой передачи при угле наклона передачи к горизонту γ = 0...60º; С0 = 1,0; γ = 60...80 º; С0 = 0,9; γ = 80...90º; С0 = 0,8; С1 – поправочный коэффициент на влияние угла обхвата ремнем ведущего шкива α, определяемый по эмпирической зависимости: C1  0,003  0, 46 , (1.13) где α – угол обхвата, град.; С2 – поправочный коэффициент на влияние скорости (табл. 1.3); С3 – поправочный коэффициент на влияние режима работы; так как ведётся расчет привода вибратора, то нагрузка на передачу значительно колеблется и С3 = 0,7. Таблица 1.3 Скоростной коэффициент Скорость υ, м/с Коэффициент С2 1 1,04 5 1,03 10 1,00 15 0,95 20 0,88 25 0,79 30 0,68 Р – окружное усилие на ведущем шкиве, определяемое, кН, по формуле P N1 , V (1.14) где N1 – передаваемая мощность, кВт. При определении приведенного напряжения K0 задаются отношением  / D1 . Следует принимать: – для кожаных ремней D1 = (25...35) ∙ δ; – хлопчатобумажных ремней D1 = (25...40) ∙ δ; – шерстяных ремней D1 = (25...35) ∙ δ; – прорезиненных ремней D1 = (30...40) ∙ δ. 10 Полученное значение толщины ремня δ следует округлять до стандартной величины (табл. 1.4). Определив величину площади поперечного сечения F и зная толщину ремня δ, определяют ширину ремня b, округляя до стандартного размера (табл. 1.4), как правило, в большую сторону. Таблица 1.4 Размеры ремней Ремни Кожаные Хлопчатобумажные цельнотканые Шерстяные Тканевые прорезиненные Ширина b, мм 20, 25, 30 35, 40, 45, 50 60, 70, 75, 80 85, 90, 95, 100, 115 125, 150 175, 200, 225, 250, 275, 300 30, 40, 50, 60, 75, 100 115, 125, 150, 175 50, 75, 90, 100, 115, 125 150, 175, 200, 225, 250 50, 60, 75, 90 100, 115, 125, 150, 175 200, 225, 260, 300, 350, 400, 450, 500 20, 25, 30, 40, 45 50, 60, 70, 75, 80, 85,90, 100 125, 150, 200, 250, 300 400, 450, 500 Толщина δ, мм 3,0...3,5 3,5...4,0 4,0...4,5 4,5...5,0 5,0...5,5 Слойность – – – – – 5,5...6,0 – 4,5; 6,5 6,5 4,6 6 8,5 8 6,0 9,0 3 4 11,0 5 3,5; 4,25; 6,0; 6,25; 7,5 2...5 4,5; 6,0; 7,5; 9,0 3...6 6,0; 7,5; 9,0; 10,5; 12,0 6,0; 7,5; 9,0; 10,5; 12,0; 13,5 4...8 5...9 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. Как связаны между собой потребная мощность и мощность электродвигателя? 2. Что такое передаточное число и в каких пределах должна быть его величина для плоскоременной передачи? 3. Как рассчитывают диаметры ведóмого и ведущего шкивов? По какому ГОСТу и каким образом окончательно подбирают значения диаметров? 4. Что такое угол обхвата ремнем и как его рассчитывают? На что влияет его величина? 11 5. Для чего необходимо проверять число пробегов ремня и какое предельное значение это число не должно превышать? 6. Назовите поправочные коэффициенты, которые учитывают при определении допускаемого напряжения на ремень? 7. По каким параметрам подбирают ремень в плоскоременной передаче? 2. РАСЧЕТ КЛИНОРЕМЕНОЙ ПЕРЕДАЧИ Клиноременные передачи широко используются для привода различных механизмов машин: генераторов, водяных насосов, компрессоров и многих других. Задание. Спроектировать клиноременную передачу для привода механизма. Исходные данные для расчета приведены в табл. 2.1. Общая схема ременной передачи представлена на рис. 2.1. Таблица 2.1 Варианты заданий к расчету клиноременных передач Вариант Характер нагрузки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20 21 22 23 24 25 Постоянная Постоянная Постоянная Постоянная Постоянная Постоянная Слабые колебания Слабые колебания Слабые колебания Слабые колебания Слабые колебания Слабые колебания Значительные колебания Значительные колебания Значительные колебания Значительные колебания Значительные колебания Значительные колебания Ударная Ударная Ударная Ударная Ударная Ударная 12 Потребная мощность N2, кВт 0,5 2,5 1,0 3,8 5,2 7,3 10,0 14,5 2,0 2,8 3,5 8,0 7,2 1,0 0,6 3,7 10,5 6,8 0,7 1,3 5,2 7,3 14,0 2,5 Скорость вращения n2, об/мин 300 400 250| 500 270 300 400 450 300 550 600 420 400 300 500 700 500 380 400 350 400 350 320 600 Материал шкива Сталь Чугун Сталь Чугун Сталь Чугун Сталь Чугун Сталь Чугун Сталь Чугун Сталь Чугун Сталь Чугун Сталь Сталь Чугун Сталь Чугун Сталь Чугун Сталь Рис. 2.1. Схема клиноременной передачи Порядок расчета клиноременной передачи По заданной мощности N2, затрачиваемой на привод установки, определяют потребную мощность электродвигателя N1, кВт, по формуле: N1  N2  , (2.1) где η – коэффициент полезного действия ременной передачи, в среднем равен 0,95…0,98. Из табл. 1.2 выписывают тип и технические данные всех электродвигателей, мощность которых близка к расчетной N1. Передаточное число i передачи определяют по формуле i n1 , n2 (2.2) где n1 – скорость вращения вала электродвигателя; n2 – заданная скорость вращения вала приводимого в действие механизма (ведомого шкива). Для выбранных по мощности электродвигателей по формуле (2.2) определяют передаточное число, величина которого должна быть больше единицы и не превышать шести. Требуется выбрать один из двигателей, подходящих для этого условия. 13 Для получения бóльшего срока службы ремней при эксплуатации и более высокого кпд передачи рекомендуется диаметр меньшего шкива D1 выбирать возможно больших размеров, допускаемых габаритами, при этом скорость ремней не должна превышать 25 м/с. Ориентировочно по табл. 2.3, с учетом заданной мощности N2 и мощности, передаваемой одним ремнем N0, принимается диаметр шкива D1 и сечение ремня. Таблица 2.3 Значения N0 для клиновых ремней, кВт Обозначение сечения ремня А Б В Г Д Е Диаметр шкива D1, мм 63 71 80 90 90 100 112 125 125 140 160 180 200 224 250 280 315 355 40 450 500 560 630 710 800 900 1000 2 0,15 0,17 0,20 0,21 0,37 0,37 0,37 0,44 0,59 0,66 0,74 0,81 1,03 1,10 1,25 1,33 – – – – – – – – – – – Скорость ремня, м/с 5 10 15 20 0,36 0,69 1,03 1,26 0,39 0,78 1,15 1,38 0,45 0,85 1,21 1,51 0,49 0,93 1,33 1,67 0,74 1,33 1,69 1,84 0,81 1,40 1,87 1,99 0,81 1,47 2,03 2,41 0,96 1,69 2,29 2,65 1,10 2,06 2,88 2,94 1,25 2,23 3,16 3,60 1,40 2,50 3,60 4,35 1,55 2,72 3,82 4,71 2,14 3,68 5,28 6,25 2,42 4,27 5,97 7,15 2,65 4,64 6,34 7,50 2,88 5,00 7,07 7,80 4,71 8,45 11,02 11,90 5,15 9,20 12,08 13,72 5,59 10,08 13,52 15,72 6.10 10,98 14,56 17,00 7,35 14,00 18,40 20,46 8,45 15,25 20,00 23,60 9,43 16,00 22,30 26,50 9,80 18,00 24,10 29,00 11,75 21,80 31,00 36,80 13,10 25,20 34,00 40,60 14,35 27,20 38,20 44,90 25 1,18 1,26 1.47 1,62 1,69 1,91 2,29 2,65 2,50 3,24 4,35 4,94 5,90 6,70 7,73 8,10 10,08 13,32 15,80 17,25 20,46 24,30 27,50 31,20 39,70 44,90 49,30 Шкивы клиноременных передач стандартизованы. Предпочтительны следующие расчетные диаметры шкивов клиноременных передач, мм: 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 14 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 2800, 3150, 3550, 4000. Задавшись диаметром ведущего шкива D1, определяют скорость движения ремня по формуле (2.4), но если она превышает 25 м/с, то уменьшают диаметр шкива и проверку повторяют: V  D1 n1 60 . (2.3) Диаметр ведомого шкива D2 определяют по формуле D2  D1 i . (2.4) Межосевое расстояние рассчитывают по зависимости l  К D2 , (2.5) где К – коэффициент, зависящий от передаточного числа передачи (табл. 2.4). Таблица 2.4 Значение коэффициента К Передаточное число i Коэффициент К 1 1,5 2 1,2 3 1,0 4 0,95 5 0,9 >6 0,85 По выбранному ориентировочному межосевому расстоянию l определяют расчетную длину L клинового ремня по формуле D1  D2 ( D2  D1 )2 L  2l   . 2 4l (2.6) Вычисленную расчетную длину, м, округляют до ближайшего стандартного значения: 400, (425), 450, (475), 500, (530), 560, (600), 630, (670), 710, (750), 800, (850), 900, (950), 1000, (1060), 1120, (1180), 1250, (1320), 1400, (1500), 1600, (1700), 1800, (1900), 2000, (2120), 2240, (2360), 2500, (2650), 2800, (3000), 3150, (3350), 3550, (3750), 4000, (4250), 4500, (4750), 5000, (5300), 5600, (6000), 6300, (6700), 7100, (7500), 8000, (8500), 9000, (9500), 10 000, (10 600), 11 200, 12 500, 14 000, 16 000, 18 000. Ремни, длины которых указаны без скобок, являются более предпочтительными. 15 Количество ремней передачи Z определяют по выражению Z N2 , N 0 K1 K 2 (2.7) где К1 – коэффициент, зависящий от угла обхвата α. Величина угла обхвата рассчитывается по формуле (2.8), а значение К1 определяется по табл. 2.5; К2 – коэффициент, учитывающий характер нагрузки и режим работы (табл. 2.6); N0 – мощность, передаваемая одним ремнем (при угле обхвата 180° и спокойной работе привода); N0 должна быть не более чем указано в табл. 2.3. Величину угла обхвата α ремнем ведущего шкива определяют по формуле   180  D2  D1 60 . l (2.8) Таблица 2.5 Значения коэффициента К1 Угол обхвата α, град. Коэффициент К1 180 1,0 170 0,98 160 0,95 150 0,92 140 0,89 130 0,86 120 0,83 100 0,74 90 0,56 Таблица 2.6 Значения коэффициента К2 Характер нагрузки Постоянная Незначительные колебания Значительные колебания Ударная 1 0,84 0,78 0,71 0,61 Число смен работы 2 0,73 0,68 0,62 0,53 3 0,60 0,56 0,51 0,44 Вычисленное значение Z округляют до ближайшего большего целого числа. В случае, если величина Z будет значительно меньше единицы (Z менее 0,7), то, значит, передача спроектирована с очень большим запасом мощности и целесообразно принять меньше диаметр шкива и типоразмер ремня, после этого повторить расчет передачи. Аналогично следует поступить в случае, если Z будет незначительно больше целого числа (например, Z = 1,01…1,40, тогда Z округляется до двух, и у передачи опять будет значительный запас по мощности). Основные размеры сечения клиновых ремней приведены в табл. 2.7. 16 Таблица 2.7 Размеры клиновых ремней Параметр Расчетная ширина ар, мм Ширина ремня а, мм Высота сечения h, мм Площадь сечения F, см2 Длина ремня L, м Расчетный диаметр меньшего шкива D1, мм 17 17 Обозначение сечения ремня В Г О А Б Д Е 8,5 10 6 0,47 11 13 8 0,81 14 17 10,5 1,38 19 22 13,5 2,3 27 32 19,0 4,76 32 38 23.5 6,92 42 50 30,0 11,7 0,4…2,5 0,4…4,0 0,8...6,3 1,8...10,6 3,1..15,0 4,5...18,0 6,3…18,0 63…90 90…125 125...180 200...280 315…450 500…710 800…1000 Порядок расчета параметров шкивов рассмотрим на примере расчета ведущего шкива. Диаметр d отверстия в шкиве, рекомендуемый при установке на вал электродвигателя, принимается равным диаметру вала электродвигателя (табл. 2.8). Размеры профиля канавок (ручьев), расстояния между канавками и остальные размеры обода клиноременных шкивов принимают по табл. 2.9. Таблица 2.8 Диаметры выходных валов некоторых электродвигателей N1, кВт 0,55 0,75 d, мм 14 19 1,1 19 1,5 22 2,2 22 3,0 24 4,0 28 5,5 28 7,5 32 11,0 15,0 38 42 Таблица 2.9 Размеры обода клиноременных шкивов, мм Параметр f t ap b hк α, град О 8 12 8,5 2,5 7 40 А 10 15 11 3,3 8,7 40 Сечение ремня Б В 12,5 17 19 25 14 19 4,2 5,7 10,8 14,3 40 40 Г 21 36 27 7,4 19,8 40 Д 26 43 32 9,5 25 40 Ширина шкива определяется по формуле B  t (Z  1)  2 f , (2.9) где t – расстояние между серединами канавок, мм; f – расстояние между серединой крайней канавки и торцом шкива, мм; Z – число ремней (канавок). Толщину обода чугунных шкивов, мм, определяют по формуле Ч  (0,65...0,75) t , (2.10)   0,8Ч . стальных шкивов Толщину диска шкива определяют по формуле С  (1, 2...1,3) . (2.11) Диаметр ступицы шкива, мм, определяют по следующим формулам: а) для стальных dСТ  1,5d  10 ; (2.12) б) для чугунных dCT  1,6d  10 , (2.13) где d – диаметр отверстия в шкиве, мм. 18 Длину ступицы, мм, определяют по формуле lСТ  1,5...2,0   d . (2.14) Размеры паза под призматическую шпонку для посадки шкива на вал приведены в табл. 2.10. Таблица 2.10 Размеры шпоночного паза d hш t1 12...17 5 2,3 18..22 6 2,8 23...30 7 3,3 31…38 8 3,3 39…44 8 3,3 45...50 9 3,8 Чертеж рассчитанного клиноременного шкива необходимо выполнять на миллиметровой бумаге формата А4 или А3 в масштабе (масштаб подбирается в зависимости от размеров шкива из следующего ряда: 2:1; 1:1; 1:2; 1:2,5; 1:4). Эскиз клиноременного шкива с расчетными геометрическими параметрами представлен на рис. 2.2. Рис. 2.2. Эскиз клиноременного шкива 19 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. В чем принципиальная разница клиноременной передачи от плоскоременной? 2. Какие рекомендации необходимо выполнять для получения большего срока службы ремней и более высокого кпд клиноременной передачи при проектировании? 3. От чего зависит длина клинового ремня передачи? Как определить его длину? 4. Как определяют количество ремней в клиноременной передаче? От чего зависит их количество? 5. Как подбирают тип сечения клинового ремня? 6. Какой порядок расчета параметров шкивов? 3. РАСЧЕТ ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ Цепные передачи наряду с ременными передачами также широко используются для привода различных механизмов машин. Задание. Спроектировать цепную передачу с втулочно-роликовой цепью. Исходные данные для расчета приведены в табл. 3.1. Таблица 3.1 Варианты заданий к расчету цепных передач n2, об/мин 200 80 150 100 350 500 150 200 l, мм 1 2 3 4 5 6 7 8 N2, кВт 5 6 4 3 6 7 8 9 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 5 6 7 8 450 500 250 350 180 220 140 700 1250 1500 900 800 950 1550 Вариант 20 1000 1200 500 950 1350 1200 1000 950 Характер нагрузки Спокойный Тот же -"-"-"-"-"Незначит. колебания Тот же -"-"-"-"-"-"- g, град 30 70 90 20 10 75 85 80 30 20 60 50 45 Схема Смазка (рис. 2.1) а Капельн. а -''б -''в -''в -''а -''б -''а Погруж. б б в а б в а -''-''-''-''-''-''-''- Кол-во смен 1 2 3 1 2 3 1 2 1 2 3 1 2 3 1 Окончание табл. 3.1 Вариант 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 N2, кВт 9 10 2 3 4 5 6 7 8 9 n2, об/мин 235 200 150 180 350 150 550 350 300 150 l, мм 1430 1550 1300 550 980 1230 1275 980 800 1250 Характер нагрузки Перемен. Тот же -"-"-"-"-"-"-"-"- g, град 10 15 35 80 65 55 35 80 75 Схема (рис. 2.1) в а а б б б б а б б Смазка Период. -''-''-''-''-''-''-''-''-''- Кол-во смен 2 3 2 1 2 3 1 2 3 1 Порядок проектирования цепной передачи По заданной мощности N2, необходимой для привода механизма, определяют потребную мощность электродвигателя N1 по формуле (3.1). По табл. 2.2 выбирается электродвигатель, мощность которого соответствует расчетной. Передаточное число определяют по выражению i n1 z2  , n2 z1 (3.1) где z1 и z2 – число зубьев ведущей и ведомой звездочек. а б в Рис. 3.1. Схемы цепных передач с регулированием натяжения цепи: а – передвижными опорами; б, в – отжимной звездочкой или роликом 21 Для цепной передачи рекомендуется принимать 1  i  8 . Число зубьев меньшей (ведущей) звездочки зависит от величины передаточного числа: z1  31  2i, причем z1min  17 . Число зубьев ведомой звездочки определяют по формуле (3.1). Во избежание соскакивания цепи ограничивают z2  120 . Число зубьев звездочек выбирают из представленного ряда: 17, 18, (19), 20, (22), 25, (28), 32, (36), 40, (45), 50, (56), 63, (71), 80. При этом следует отдавать предпочтение числам без скобок. Расчетное значение шага однорядной цепи t (см. рис. 3.2) определяют, мм, по формуле: t  28 3 M1 K Э , z1  P  (3.2) N1 ; n1 [Р] – допускаемое удельное давление в шарнирах цепей, МПа (табл. 3.2); КЭ – коэффициент эксплуатации. Коэффициент эксплуатации определяют по формуле КЭ  К1 К2 К3 К4 К5 К6 , где К1 – коэффициент, учитывающий характер нагрузки; при спокойной нагрузке К1 = 1, при переменной К1  1, 2...1,6 ; К2 – коэффициент, учитывающий влияние межосевого расстояния; К2 = 1 при l = (30…50)t, К2 = 8 при l = (60…80)t; К3 – коэффициент, учитывающий способ смазки; при смазывании погружением К3 = 0,8; при капельной смазке К3 = 1,0; при периодическом смазывании К3 = 1,5; К4 – коэффициент, учитывающий наклон линии центров звездочек к горизонту: при g ≥ 60° К4 = 1: при g < 60° К4 = 1,25; К5 – коэффициент режима работы; при односменной работе передачи К5 = 1: при двухсменной К5 = 1,25: при трехсменной К5 = 1,5; К6 – коэффициент, учитывающий способ натяжения цепи: при регулировании натяжными звездочками или роликами К6 = 1,0; при использовании передвижных опор К6 = 1,15. Полученное по формуле (3.2) значение шага округляют до ближайшего стандартного по табл. 3.2. Принятый шаг проверяют по допускаемой скорости вращения, м/с, по формуле где M1 – крутящий момент на валу ведущей звездочки, Н·м, М1  9554 V 22 Z1 n1 t  12 . 60 1000 (3.3) Таблица 3.2 Допускаемое удельное давление в шарнирах цепей [Р], МПа n, об/мин 50 100 300 500 750 1000 12,7 46 37 26 22 19 17 15,875 43 34 24 20 17 16 19,05 39 31 22 1816 14 25 Шаг цепи t , мм 25,40 31,75 36 34 29 27 20 19 17 16 15 14 13 13 38,10 31 25 17 1413 – 19 44,45 29 23 16 13 – – 50,80 27 22 15 12 – – По принятому шагу назначают стандартную цепь (табл. 3.3). Таблица 3.3 Некоторые параметры втулочно-роликовых цепей типа ПР (ГОСТ 13568-75) [3] Обозначение цепей ПР-12,7-1820-2 ПР-15,875-2270-2 ПР-19,05-3180 ПР-25,4-5670 ПР-31,75-8850 ПР-38,1-12700 ПР-44,45-17240 ПР-50,8-22680 t, мм 12,7 15,875 19,05 25,4 31,75 38,1 44,45 50,8 d0, мм 3,75 5,0 5,75 9,0 11,5 13,0 14,0 15,0 Параметры lвт, мм Q, кН 18 18,2 25 22,7 21 31,8 28 56.7 31 88,5 37 127,0 42 172,4 44 226,8 dвт, мм Ввн, мм 8,61 7,75 10,16 9,65 11,91 12,7 15,88 15,88 19,05 19,05 22,23 25,40 25,70 25,40 28,58 31,75 Примечание – Q – разрушающая нагрузка. Число звеньев цепи Z3 вычисляют по формуле Z3  Z1  Z 2  Z 2  Z1  t 2l    . 2  2  l t (3.4) Вычисленное число звеньев цепи округляют до ближайшего четного числа. Затем уточняется межосевое расстояние передачи по формуле Z  Z2 Z  Z2  t   Z 2  Z3   l  Z3  1   Z3  1  8   2  4 2 2      2 2  .   (3.5) 23 Для обеспечения провисания холостой ветви цепи на величину ∆ ≈ 0,01l при монтаже цепной передачи предусматривается возможность уменьшения l, т. е. значение монтажного межосевого расстояния уменьшается на 0,2...0,4 %. Длину цепи L определяют по формуле L  2l  ( z  z )t  z  z  t   . 2  2  l (3.6) Окружную силу P на ведущей звездочке, Н, равную тяговой силе на ведущей ветви, определяют по формуле: P  1000 N , V 1 (3.7) где V – определяется, м/с, по формуле (3.3). Приближенную нагрузку на опоры и валы, Н, определяют по формуле Q  1,15  P . (3.8) Значение удельного давления (износостойкость) цепи, МПа, проверяют по формуле P P KЭ   P , F 106 (3.9) где [Р] – допускаемое удельное давление в шарнирах цепи, МПа (см. табл. 2.2); F – площадь проекции опорной поверхности шарнира скольжения на плоскость, проходящую через его ось, определяют, м2, по формуле F  d0  lВТ , где d0 и lвт – диаметр оси и длина втулки шарнира цепи, м (рис. 3.2 и см. табл. 3.3). Диаметр отверстия в звездочке, мм, которым она устанавливается на вал электродвигателя, принимается по табл. 2.8. Диаметр делительной окружности, мм, определяется по выражению 180 D  t / sin . z Диаметр окружности выступов, мм, составит: 180   De  t  0,5  ctg . z   24 Рис. 3.2. Цепи приводные роликовые однорядные нормальной серии типа ПР (ГОСТ 13568-75) [3] Рис. 3.3. Эскиз звездочки 25 Диаметр окружности впадин в миллиметрах: Di  D  2r , где r – радиус впадины в миллиметрах (см. рис. 3.3): r  0,5025dвт  0,05 . Радиус закругления зуба в миллиметрах r1  1,7dвт . Расстояние от вершины зуба до линии центра дуг закругления, мм: h  0,8dвт . Ширина зуба звездочки, мм: b  0,93Bвн  0,15 . Длина ступицы, мм: lст  (2...3)d . Диаметр ступицы, мм: dст  0,5d  10 . Размеры шпоночного паза назначают в соответствии с рекомендациями (см. табл. 2.10). По полученным параметрам вычерчивается чертеж звездочки (см. рис. 3.3) на миллиметровой бумаге формата А3 или А4 в масштабе. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. Как определяют число зубьев ведущей и ведомой звездочек в цепной передаче? Что необходимо сделать во избежание соскакивания цепи? 2. Какими способами регулируют натяжение цепи в цепных передачах? 3. Что такое шаг цепи и как его определяют? Какие коэффициенты учитывают при определении значения шага цепи? 4. От чего зависит длина цепи? Как определяют число звеньев и длину цепи? 5. По каким параметрам вычерчивают эскиз звездочки в цепной передаче? 4. РАСЧЕТ ЛЕБЕДОК Лебедки используются в подъемных кранах и на другом оборудовании, а также устанавливаются на некоторых автомобилях для повышения проходимости. Задание. Рассчитать основные параметры грузоподъемной лебедки. 26 Исходные данные для расчета приведены в табл. 4.1, схема лебедки представлена на рис. 4.1. Таблица 4.1 Варианты заданий к расчету грузоподъемной лебедки Номер варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Грузоподъемность Q, т 2.9 3,0 3,5 4,75 4,0 4,5 5,0 5,5 5,75 6,2 3,3 6,0 6,5 3,1 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 12,5 13,0 15,0 Скорость подъема груза V, м/с 0,25 0,37 0,35 0,.30 0,15 0,18 0,25 0,2 0,24 0,65 0,60 0,17 0,16 0,50 0,16 0,28 0,27 15,0 0,20 0,15 0,40 0,50 0,20 0,25 Высота подъема H, м 20 10 10 15 25 20 15 20 25 15 20 30 15 20 35 15 20 25 10 20 15 20 15 10 Режимы работы Кратность полиспаста m Средний Легкий Средний Средний Тяжелый Тяжелый Тяжелый Тяжелый Тяжелый Средний Средний Тяжелый Тяжелый Средний Тяжелый Тяжелый Тяжелый Тяжелый Тяжелый Тяжелый Тяжелый Средний Средний Средний 2 3 3 2 2 4 5 4 6 2 3 4 3 3 5 6 4 3 4 5 6 3 4 6 Порядок расчета лебедок Расчет основных параметров грузоподъемной лебедки производят в следующей последовательности. 1. По заданной кратности определяют кпд полиспаста по формуле т 1  бл ,  m(1  бл ) (4.1) где m – кратность полиспаста; ηбл – кпд одного блока. 27 Для блоков, выполненных на подшипниках скольжения ηбл = 0,96, а на подшипниках качения ηбл = 0,98. 2. Усилие в канате, набегающем на барабан при подъеме груза, Н, определяют по формуле F Q  q  g m  , (4.2) где Q – номинальная грузоподъемность лебедки, кг; g = 9,81 м/с – ускорение свободного падения; q – масса крюковой подвески, кг. Рис. 4.1. Схема лебедки Массу крюковой подвески принимают ориентировочно: q  0,02Q . 3. Подбор каната производят по расчетному разрывному усилию, Н, по формуле Fр  F k , (4.3) где F – наибольшая сила натяжения в канате (без учета динамических нагрузок), Н; k – коэффициент запаса прочности (табл. 4.2). 4. По ГОСТ 3069-80 [4] (см. табл. 4.3) и ГОСТ 2688-80 [5] (см. табл. 4.4) подбирают канат и выписывают все его необходимые данные. 5. Допускаемый диаметр блока и барабана по средней линии навитого стального каната определяют по формуле Ded, (4.4) где d – диаметр каната; e – коэффициент, зависящий от типа машины, привода и режима работы (см. табл. 4.2). 28 Таблица 4.2 Наименьший допускаемый коэффициент запаса прочности стальных канатов по правилам Ростехнадзора («Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения») [7] Назначение канатов Грузовые и стреловые Привод механизмов Ручной Машинный Режим работы – Легкий Средний Тяжелый Весьма тяжелый k 4 5 5,5 6 6 е 12 16 18 20 25 Таблица 4.3 Канат двойной свивки типа ЛК-О конструкции 6 × 7 (1 + 6) + 1 о.с. (ГОСТ 3069-80 [4]) Диаметр каната d, мм 3,7 4,0 4,9 5,9 Масса 1000 м каната, кг 47,7 54.0 83,7 120,0 Маркировочная группа, МПа 1764 1960 2156 Разрывное усилие каната в целом, Н 6740 7595 8290 8945 7640 8590 9375 10 100 11 850 13 050 14 350 – 16 950 18 700 20 450 – 1568 Таблица 4.4 Канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6 × 19 (1 + 6 + 6 / 6) + 1 о.с. (ГОСТ 2688-80 [5]) Диаметр каната d, мм 8,3 9,1 9,9 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,5 18,0 Ориентировочная масса 1000 м смазанного каната, кг 256,0 305,0 356,6 461,6 527,0 596,6 728,0 844,0 1025,0 1220,0 Маркировочная группа, МПа 1372 1568 1764 1960 Разрывное усилие каната в целом, Н – 34 800 38 150 41 600 – 41 550 45 450 49 600 – 48 850 53 450 58 350 – 62 850 66 800 75 150 – 71 750 78 550 85 750 71050 81 250 89 000 97 000 86700 98 950 108 000 118 000 100 000 114 500 125 500 137 000 121 500 139 000 152 000 166 000 145 000 166 000 181 500 198 000 29 Окончание табл. 4.4 Диаметр каната d, мм 19,5 21,0 22,5 24,0 25,5 27,0 28,0 30,5 32,0 33,5 37,0 39,5 42,0 Ориентировочная масса 1000 м смазанного каната, кг 1405,0 1635,0 1850,0 2110,0 2390,0 2685,0 2910,0 3490,0 3845,0 4220,0 5015,0 5740,0 6335,0 Маркировочная группа, МПа 1372 1568 1764 1960 Разрывное усилие каната в целом, Н 167 000 191 000 209 000 228 000 194 500 222 000 243 500 265 500 220 000 251 000 275 000 303 500 250 500 287 000 314 000 343 000 284 000 324 500 355 500 388 500 319 000 365 000 399 500 446 500 346 500 396 000 434 000 473 500 415 500 475 000 520 000 567 500 458 000 523 500 573 000 625 500 502 500 574 000 748 000 686 000 597 500 683 000 629 000 816 000 684 000 684 000 856 000 938 000 779 000 890 000 975 000 1 060 000 6. Длину каната, навиваемого на барабан, определяют по формуле LК  H  m   D  z1  z2  , (4.5) где Н – высота подъема груза, м; m – кратность полиспаста; D – диаметр барабана по средней линии навиваемого каната, м; z1 – число запасных (неиспользуемых) витков на барабане до места крепления каната, z1 = 1,5…2,0; z2 – число витков каната, находящихся под зажимным устройством на барабане, z2 = 3…4. 7. Длину барабана с нарезными канавками при однослойной навивке определяют по формуле Lб  LК t , D (4.6) где t – шаг нарезки, м; t  d   2...3 103 . Однослойную навивку на нарезные барабаны (рис. 4.2, а) следует применять при отношении длины барабана к его диаметру: Lб D  3 . (4.7) Если это условие выдержано, то в проектируемой лебедке устанавливается нарезной барабан. Радиус канавки r  0,54d . 30 Если же при расчете по формуле (4.6) условие (4.7) не соблюдается, следует использовать гладкий барабан с многослойной навивкой каната (рис. 4.2, б). Рабочая длина такого барабана в метрах определяется по формуле Lб  LК d ,  n  D  d n  (4.8) где n – число слоев навивки;  – коэффициент неплотности навивки,   0,9...0,95 . Lб б a t Dб D Dб D Dр d а) Барабаны: а – нарезной; б) б – гладкий Рис. 4.2. При расчете по формуле (4.8) следует сначала принять n = 2, а в случае невыполнения условия (4.7) увеличивать последовательно значение n. Диаметр гладкого барабана Dб  D  d , где D – диаметр барабана по средней линии навиваемого первого слоя каната диаметром d. Гладкие барабаны должны иметь высокие реборды для предотвращения соскакивания каната. Диаметр барабана по реборде: Dр  Dб  2d  n  2  . Для подбора электродвигателя определяют статическую мощность Nc, кВт, по формуле Nc  Q gV , 103 M (4.9) где Q – номинальная грузоподъемность, кг; V – скорость подъема груза, м/с; ηм – кпд механизма,  м  0,80...0,85 . Номинальная мощность двигателя принимается равной или несколько меньше статической мощности. По табл. 1.2 выбирают двигатель и выписывают все необходимые данные. 31 9. При подборе редуктора следует сначала определить частоту вращения барабана лебедки, об/мин, по формуле nб  60  V m , D (4.10) где D – принятый диаметр барабана по средней линии навитого каната, м; V – заданная скорость подъема груза, м/с. Общее передаточное число редуктора составит: i  nдв / nб , (4.11) где nдв – скорость вращения вала двигателя. 10. Затем выбирают редуктор по прил. 1 и выписывают все необходимые данные. Схемы запасовки канатов при кратности m полиспаста от двух до шести представлены на рис. 4.3. Рис. 4.3. Схемы запасовки канатов: 1 – канатный барабан; 2 – подвижные блоки; 3 – неподвижные блоки; 4 – отклоняющие блоки Требуется нарисовать схему лебедки с запасовкой каната в полиспаст заданной кратности. 32 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. Перечислите этапы расчета параметров грузоподъемной лебедки. 2. Для чего предназначены лебедки и из каких основных частей они состоят? 3. Как производят подбор каната и с использованием какого ГОСТа? 4. Какие виды барабанов используют в лебедках? Как их подбирают, какие условия должны соблюдаться? 5. Как подбирают электродвигатель при проектировании грузоподъемной лебедки? 5. ВЫБОР КРАНА ПО ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ Задание. Подобрать кран для монтажа n-этажного крупнопанельного жилого дома с продольными несущими стенами. Исходные данные: длина l м, ширина B м. Высота здания до отметки карниза h0. Количество сборных элементов и их массы приведены в табл. 5.1. Для выполнения монтажных работ могут быть применены автомобильные краны, краны на спецшасси автомобильного типа, самоходные стреловые краны на пневмоколесном и гусеничном ходу или башенные краны. При выборе монтажного крана следует определять его эффективность путем сравнительной оценки нескольких вариантов механизации монтажных работ по технико-экономическим показателям. Монтажные краны выбирают в зависимости от их грузоподъёмности, вылета стрелы и высоты подъема крюка. Грузоподъемность крана должна соответствовать массе наиболее тяжелых сборных элементов. При небольшом количестве тяжелых элементов в здании (до 10 % по массе) монтаж их целесообразно вести двумя кранами. Причем обязательными условиями являются одинаковые скорости передвижения, подъема и опускания крюка спариваемых монтажных кранов, каждый из которых в отдельности должен иметь достаточную грузоподъемность для монтажа всех остальных элементов меньшей массы. 33 34 Таблица 5.1 Параметры здания и материальные ресурсы Показатели Количество этажей Длина здания l, м Ширина здания В, м Высота до отметки карниза h0, м Панели наружных стен: количество длина, м высота, м вес, т Панели внутренних стен: количество длина, м высота, м вес, т 34 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Номера вариантов 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 5 4 2 5 3 7 5 4 3 2 7 9 5 4 3 2 9 8 7 6 5 4 3 2 9 72,2 50,8 31,0 31,1 56,2 60,0 50,8 31,0 31,1 56,2 50,8 60,0 31,0 72,2 50,8 31,0 56,2 31,0 60,0 31,0 56,2 50,0 56,2 72,2 31,0 11,5 11,5 11,5 16 13 11,5 11,5 16 13 11,5 16 16 13 11,5 16 13 13 11,5 16 13 13 16 11,5 13 16 13,6 10,6 6,0 13,6 8,2 20 13,6 10,6 8,2 6,6 20 27 13,6 12 10 6 26 24 21 20 13,6 11 8,6 6,6 27 354 285 5,5 4,8 2,6 2,6 2,13 4,5 110 5,5 2,6 6,0 380 240 5,5 4,8 2,6 2,6 2,13 5,2 520 5,5 2,6 4,5 290 4,8 2,6 4,5 174 134 4,8 5,5 2,6 2,6 2,13 4,5 200 4,8 2,6 6,0 440 668 6,0 5,5 2,6 2,6 2,13 5,2 152 4,8 2,6 4,5 406 5,5 2,6 6,0 218 110 4,8 4,8 2,6 2,6 2,13 4,5 670 4,8 2,6 6,0 300 520 5,5 4,8 2,6 2,6 2,13 4,5 182 5,5 2,6 5,2 276 5,5 2,6 6,0 280 240 4,8 5,5 2,6 2,6 2,13 4,5 256 4,8 2,6 6,0 274 5,5 2,6 5,2 445 5,5 2,6 4,4 80 5,5 2,6 4,4 480 5,5 2,6 4,4 610 5,5 2,6 4,4 314 4,8 2,6 3,0 240 4,8 2,6 3,0 146 4,8 2,6 3,0 516 6,0 2,6 5,0 192 4,8 2,6 2,6 558 5,5 2,6 4,4 280 4,8 2,6 3,0 658 4,8 2,6 3,0 308 5,5 2,6 4,4 230 5,5 2,6 4,4 346 5,5 2,6 4,4 386 4,8 2,6 3,0 186 4,8 2,6 3,0 346 5,5 2,6 4,4 392 4,8 2,6 3,0 310 4,8 2,6 3,0 172 5,5 2,6 4,4 784 5,5 2,6 4,4 80 4,8 2,6 3,0 610 4,8 2,6 3,0 310 5,5 2,6 4,4 Окончание табл. 5.1 Показатели 1 2 Плиты перекрытий: количество 292 180 длина, м 5,6 5,6 вес, т 4,3 7,0 Панели перегородок количество 160 120 вес, т 0,73 1,5 Блоки: санитарнотехнические количество 100 60 вес, т 1,5 2,0 вентиляционные: количество 116 80 вес, т 1,5 1,0 Лестничные марши: количество 64 48 вес, т 1,17 2,5 3 4 5 6 7 8 9 Номера вариантов 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 60 146 120 340 206 110 66 108 288 438 126 256 108 60 410 220 340 166 228 178 120 148 248 5,6 5 6,2 5,5 5,5 5 6,2 5,5 5 5 7 5 7 5 7 5 7 5 7 5 7 5 7 4,3 5,0 6,0 5,0 6,0 5,0 6,0 5,0 6,0 5,0 6,0 5,0 6,0 5,0 6,0 5,0 6,0 5,0 6,0 5,0 6,0 5,0 6,0 48 80 120 200 112 74 66 88 170 258 68 170 108 48 224 110 200 82 124 118 120 112 122 1,4 0,73 1,2 0,73 1,5 1,4 1,2 0,73 1,5 1,4 1,2 0,73 1,5 1,4 1,2 0,73 1,5 1,4 1,2 0,73 1,5 1,4 1,2 30 50 70 140 70 36 140 70 36 38 54 118 180 44 86 64 30 140 70 140 52 70 80 1,7 1,5 1,7 2,0 1,5 1,7 2,0 1,5 1,7 2,0 1,5 1,7 2,0 1,5 1,7 2,0 1,5 1,7 2,0 1,5 1,7 2,0 1,5 34 58 82 140 90 42 44 62 140 210 52 102 82 42 140 82 140 58 82 80 92 86 94 1,5 1,0 1,5 1,0 1,5 1,0 1,5 1,0 1,5 1,0 1,5 1,0 1,5 1,0 1,5 1,0 1,5 1,0 1,5 1,0 1,5 1,0 1,5 20 32 36 80 46 30 20 36 68 102 28 68 32 20 90 48 80 36 50 48 36 46 54 1,5 1,17 1,5 1,17 2,5 1,5 1,2 2,5 1,5 1,2 2,5 1,5 1,2 2,5 1,5 1,2 2,5 1,5 1,2 2,5 1,5 1,2 2,5 35 35 5.1. Выбор крана по техническим параметрам 5.1.1. Башенные краны На рис. 5.1, а показана схема установки башенного крана на рельсовом ходу у строящегося здания. Минимальное расстояние а от оси крана до стены возводимого здания для предварительных расчетов принимается равным 4,5 м и уточняется при дальнейших расчетах. Выбор башенного крана проводят, исходя из условия, что монтаж ведется краном, установленным с одной стороны здания. а б в Рис. 5.1. Схема монтажа жилого здания башенным краном: а – схема установки башенного крана на рельсовом ходу; б, в – схемы для определения высоты подъема крюка при монтаже панелей внутренних стен и плит чердачного перекрытия Из рис. 5.1 показано, что наибольшая требуемая высота Н подъема крюка крана определяется возможностью установки панелей внутренних стен, которая равна H  hп  h0 , (5.1) где hn – минимально необходимое расстояние от крюка до карниза здания: hп  d  hЭ  f , 36 (5.2) где h0 – высота здания до отметки карниза, м; hэ – высота стеновой панели, м; f – расстояние от крюка до монтажного элемента, м. Длина стропов выбирается из расчета, чтобы угол между стропами был не больше 90°. При этом расстояние lст между точками зацепления (рис. 5.2) определяется ориентировочно: lст  lЭ  0,8 , где lэ – длина монтируемого элемента. Величина d при монтаже стеновых панелей равна 1 м, а при установке плит чердачного перекрытия 2 м, что согласуется с требованиями безопасной работы для рабочих, находящихся на перекрытии. Требуемая грузоподъемность крана определится из условия возможности установки наружных стеновых панелей, панелей внутренних стен и плит перекрытий. а б Рис. 5.2. Схемы строповки конструкций: а – внутренних стен; б – плит перекрытий Для установки панелей наружных стен требуется кран грузоподъемностью Q1 при вылете стрелы L1  a  B . (5.3) 37 Для установки панелей внутренних стен требуется кран грузоподъемностью Q2 при вылете стрелы L2  0,5B  a . (5.4) Для монтажа плит перекрытий (рис. 5.1, в) требуется кран грузоподъемностью Q3 при величине вылета стрелы: L3  0,75B  a . (5.5) Таким образом, башенный кран должен обладать грузоподъемностью Q1 на вылете стрелы L1, на вылете стрелы L2 – не менее Q2 и на вылете L3 – не менее Q3. Далее по табл. 5.2 подбираются башенные краны, наиболее подходящие к указанным требованиям. Порядок выбора рассмотрим на примере. Ранее было определено по формуле (5.1), что высота подъёма груза Н при установке панелей наружных стен равна 28 м. Вылет стрелы при монтаже наружных стен L1 по формуле (5.3) равен 18 м. В первую очередь выбираются краны, которые обеспечивают заданную высоту подъема груза. Выбор следует начинать с кранов меньшей размерной группы, так как они дешевле. Из табл. 5.2 следует, что краны для сельского строительства не обеспечивают заданной высоты подъема груза, поэтому обращаемся к техническим характеристикам башенных кранов третьей размерной группы. Для заданной высоты подъема груза 28 м подходят следующие краны: кран КБ-100.3А, кран КБ-100.3Б и кран КБ-308А. Из указанных кранов следует выбрать те, которые обеспечат заданную грузоподъемность. По результатам расчетов установлено, что при грузоподъемности Q1 = 4,5 т вылет L1 = 18,0 м при Q2 = 3,0 т L2 = 10,5 м, при Q3 = 5,0 т L3 = 13,0 м. Затем вычерчиваются графики грузовых характеристик выбранных башенных кранов (рис. 5.3), где на поле сетки координат наносят полученные значения грузоподъемности и вылета. Итак, установлено, что из указанных кранов следует выбрать краны КБ-308А и КБ-100.3А, так как они имеют грузовысотные характеристики, наиболее близкие к требуемым параметрам. 38 Таблица 5.2 КБ-408 125 125 140 120 200 187,5 160 2,5 6,3 4 8 5 8 4 8 5 8 5 8 6,8 8 3 8 5 7 7,5 10 6 10 12 10,7 6 25 – 12,5 25 – 15,6 25 – 12,5 25 – 15,6 25 – 15 20 30 37 17 26,3 – 17,5 15 25 25 – 18 25 22 16 2,5 12,5 12,5 4,8 12,5 13 5.5 13 5,6 10 15,4 – 33 – 48 33 – 48 32 – 42 24 – 37 46,1 41 41 8,2 – 57,5 54,7 – 60,6 41 41 32 46 – 57,8 46 57,8 60,5 10 5 10 15...45 2;5 – 18…69 2,4 – 16…48 2,5; 5 27,9 15…33,5 1,5...3,5 – 22,5 55 55 20 5 5 5 5 – 7; 30 7; 30 – 46 4,8 – 45 4,8 7; 30 – 1,0 0,83 0,70 1,0 0,90 – 0,86 0,8 0,8 1,2 – – 1,5 1,2 0,65 0,65 0,65 0,45 0,72 – 0,65 – 28 28 29 30,5 18 18 18 18 17,56 94,9 76,0 92,2 70,7 78 80 80,5 88,6 114,4 КБ-403Б КБ-402В КБ-308А КБ-404-2 100 КБ-403А 125 КБ-309ХЛ 100 КБ-100.3Б КБ-405.1А Грузовой момент, т.м 25 Грузоподъемность, т: – на максимальном вылете 1,5 – максимальная 5,0 Вылет, м: – максимальный 12 – при наклонной стреле 10 – при максимальной грузо- 5 подъемности – минимальный 2,5 Высота подъема, м: – при горизонтальной стреле 10 – при наклонной стреле 15 – максимальная – Скорость, м/мин: – подъема (опускания) 8 – плавной посадки 2,4 – передвижения грузовой 10 тележки Время изменения вылета, мин – Скорость поворота платфор- 1,0 мы, об/мин Скорость передвижения кра- – на, м/мин Масса, т 15,3 АБКС-6* 37,8 АБКС-5* Параметр КБ-100.3А Технические характеристики башенных кранов 5,5 16 18 27 95,2 39 Примечание – *краны АБКС-5 и АБКС-6 выполнены на базе автомобилей МАЗ-500 и КамАЗ-53213 соответственно. 39 Рис. 5.3. Пример выбора башенных кранов по грузовым характеристикам в зависимости от расчетной грузоподъемности 5.1.2. Самоходные стреловые краны Монтаж зданий самоходными стреловыми кранами ведется, как правило, с двух сторон двумя кранами либо одним краном с переездами с одной стороны здания на другую. Самоходные краны со стрелой без гуська выбираются следующим образом. Рассчитываются размеры зоны работы крана, в которой при заданной грузоподъемности Q2 кран может находиться как на наименьшем расстоянии от стены и работать с вылетом L4, так и на наибольшем возможном расстоянии от стены с вылетом L5 (рис. 5.4). Наименьший требуемый вылет стрелы для монтажа панелей внутренних стен определяется исходя из условия обеспечения безопасной работы, по которому расстояние от оси крана до стены должно быть не менее 5 м. При этом расчет вылета стрелы следует выполнять по формуле L4  0,5B  5 . (5.6) Дополнительным условием является соблюдение расстояния не менее 1 м от стены (ранее смонтированных панелей наружной стены) до стрелы 40 крана или при толщине стрелы ориентировочно 0,5 м, при этом расстояние до оси стрелы должно быть не менее 1,25 м. Требуемые параметры крана при различных его положениях по отношению к стене могут быть определены по схеме (рис. 5.4, б). При соблюдении наименьшего расстояния крана от стены при вылете L4 расчет высоты подъема крюка Н4 определяют по формуле H 4  h0  x , (5.7) где величина х определится из подобия треугольников АБВ и АГД. а С 2м h0 h0 H5 H4 hп hс б 5м B L4 L y L5 Рис. 5.4. Схема монтажа жилого здания самоходным стреловым краном, оборудованным стрелой без гуська: а – схема установки крана; б – схема для определения вылета и высоты подъема крюка При наименьшем возможном вылете стрелы (рис. 5.4, б) и работе без гуська получаем соотношение h  x2 0,5B  5 ,  0 0,5B  1, 25 x (5.8) 41 откуда x  0, 267(0,5B h0  B  1, 25h0  2,5) . (5.9) Длина стрелы крана определяется по формуле Lc4  (0,5B  5)2  (h0  x  2)2 . (5.10) При установке крана на наибольшем возможном расстоянии У от стрелы и с наименьшей высотой подъема крюка Н5, обеспечивающей монтаж элементов на отметке h0, вылет стрелы L5 определяют, согласно рис. 5.4, б, по формуле L5  У  0,5B , (5.11) где У можно определить по отношению У  0,5B У  1, 25 ,  h0  C  2 h0  2 (5.12) отсюда У B(0,5h0  1)  1, 25(h0  C  2) , C (5.13) где C  hп  hC – расстояние от оси головного блока стрелы до отметки карниза; hп – расстояние от крюка до отметки карниза, определяемое по формуле (4.2); hC – длина грузового полиспаста, для предварительных расчетов hC = 1 м. Если при расчете получается величина У менее 5 м, то следует принять У = 5 м. Высота подъема крюка H5 будет составлять H5  h0  C , а длина стрелы LC5 для этого случая определяется по формуле 42 (5.14) LC5  L25  (h0  C  2)2 . (5.15) Рассмотрим на примере порядок выбора самоходного крана без гуська. Требуется смонтировать панели внутренних стен массой Q2 = 2,5 т и высотой hЭ = 2,6 м. Ширина здания 12 м и высота отметки карниза 9 м. Определяем высоту подъема крюка Н4, м, по формуле (5.7) H 4  12  0,267(0,5 12  9  12  1,25  9  2,5)  22,55 . Вылет стрелы при этом составит L4  0,5 12  5  11 м. Высоту подъема крюка Н5, м, определяем по формуле (5.14): H5  9  1  2,6  2, 4  1  16 . При этом вылет стрелы L5, м, по формуле (5.11) составит: 12(0,5  9  1)  1, 25(6  7  2) L5   0,5 12  9  6  15 . 7 Далее по техническим характеристикам (табл. 5.3, 5.4) и графикам грузовысотных характеристик (рис. 5.5–5.19, которые даны ниже) кранов выбираются самоходные стреловые краны, которые обеспечивают грузоподъемность Q2 = 3 т на наименьшем необходимом вылете L4 = 11 м. Таким краном является, например, автокран КС-5579, длина стрелы которого 22,8 м. Вычерчивается грузовая характеристика крана (рис. 5.20, а) и наносится линия, параллельная оси абсцисс, соответствующая заданной грузоподъемности Q2 = 2,5 т при вылете стрелы от L4 до L5. На графике (рис. 5.20, а) видно, что кран может обеспечить заданную грузоподъемность 2,5 т в зоне a–b в диапазоне вылета от L4 = 11 до 14,3 м. Далее следует проверить, обеспечит ли выбранный кран необходимую высоту подъема в зоне рабочих вылетов. Для этого вычерчивается по данным рис. 5.12 высотная характеристика крана КС-5579 (рис. 5.20, б) для стрелы длиной 22,8 м и наносятся высоты H4 и H5, соответствующие вылетам L4 и L5. На рис. 5.20, б видно, что кран обеспечивает заданную высоту подъема в области ab в диапазоне вылета стрелы от 13,4 до 14,3 м. Это и есть рабочая зона установки автокрана КС-5579. 43 44 Таблица 5.3 Максимальный грузовой момент, т.м Грузоподъемность максимальная, т Длина стрелы, м Максимальная высота подъема крюка, м Скорость подъема (опускания) груза, м/мин: максимальная номинальная посадка груза изменения вылета Скорость поворота платформы, об/мин Масса, т 44 КрАЗ-65101 СКАТ-32 КС-557 Кр КрАЗ-65101 КрАЗ-65101 КамАЗ-53213 КС-5579 КС-45719 КС-4572 МАЗ-5337 КамАЗ-53213 КС-3579 КС-35714 УРАЛ-5557 КС-3577-3 МАЗ-5337 КС-2574 ЗИЛ-4331 Базовый автомобиль ЗИЛ-431412 Показатель КС-2571 Технические характеристики автомобильных кранов 20,6 26,4 45 48 45 60,8 64 80 90 100 6,3 8 14 15 15 16 20 25 30 32 7,3..11,3 9...15 13,8 22,6 8...14 20,5 8...18 25 8,75..20,8 9,7...21,7 28,4 21,7 9,7...21,7 21,7 9...22,8 35 9...27 41,3 10,2...26 34 – 13 0,4 15 2 – 15 0,4 14 3,5 20 10 0,2 15 2,5 18 9 0,4 15 2,5 20 10 0,3 18 1,6 24 12 0,3 9,3 2,2 24 12 0,3 8 2,2 24 8 0,4 10 1,5 16 7 0,2 15,6 2 20 10 0,1 14 2,7 10,8 11,9 15,4 18,8 16,6 20,6 23,8 23 27,4 26,4 Таблица 5.4 Технические характеристики некоторых самоходных стреловых кранов Показатель Тип крана Максимальный грузовой момент, т·м Грузоподъемность максимальная, т Длина стрелы, м Максимальная высота подъема крюка, м Скорость, м/мин: – подъема (опускания) груза: максимальная номинальная – посадки груза – изменения вылета Скорость поворота платформы, об/мин Масса, т КС-4361А На пневмоходу NK-450S КАТО КШТ-50.01 На спецшасси На спецшасси ККС-55 На спецшасси 64 МКГ-25.01 На гусеничном ходу 125 120 150 165 16 25 40 50 55 10,5...25,5 27,3 14,4...34,4 47 11...35 48,7 10,6...34,5 50 10,7...34,7 49,5 50 20 0,4 10 2,8 14,5 16,5 0,4 10 1,0 9,15 4,17 0,4 10 1,35 10 4 0,15 10 1,9 20 4 0,4 10 0,7 23 44,9 39,5 40,7 47,2 45 45 Рис. 5.5. Грузовысотная характеристика крана КС-2571 Рис. 5.6. Грузовысотная характеристика крана КС-2574 46 47 Рис. 5.7. Грузовысотная характеристика крана КС-3577-3 Рис. 5.8. Грузовысотная характеристика крана КС-35714 48 Рис. 5.9. Грузовысотная характеристика крана КС-3579 Рис. 5.10. Грузовысотная характеристика крана КС-4572 49 Рис. 5.11. Грузовысотная характеристика крана КС-45719 Рис. 5.12. Грузовысотная характеристика крана КС-5579 50 Рис. 5.13. Грузовысотная характеристика крана КС-557 Кр Рис. 5.14. Грузовысотная характеристика крана СКАТ-32 51 Рис. 5.15. Грузовысотная характеристика крана КС-4361 А Рис. 5.16. Грузовысотная характеристика крана МКГ 25.01 52 Рис. 5.17. Грузовысотная характеристика крана NK-450S Рис. 5.18. Грузовысотная на КШТ-50.01 характеристика кра- Рис. 5.19. Грузовысотная характеристика крана ККС-55 53 а б Рис. 5.20. Пример выбора самоходного стрелового крана КС-5579: а – грузовая характеристика; б – высотная характеристика Выбор самоходного стрелового крана со стрелой, оборудованной гуськом, проводится в следующем порядке. 1. Расчет вылета стрелы и высоты подъема крюка при монтаже панелей внутренних стен массой Q2 проводится, исходя из предположения, что кран установлен на наименьшем расстоянии от стены здания и работает с наименьшим вылетом Lд4 и наибольшей высотой подъема H 4д (рис. 5.21). Наименьший требуемый вылет Lд4 определяется по формуле (5.6), затем рассчитывается высота подъема крюка по выражению: H 4д  h0  xд , (5.16) где хГ определяется из подобия треугольников (рис. 5.21, б): 0,5B  5  lд h  x 2  0 д , 0,5B  1, 25  lд xд отсюда xд  0, 267[(1, 25  0,5B  lд )h0  B  2lд  2,5] . (5.17) Длина стрелы крана с гуськом определяется по формуле LдC  (0,5B  5  lд )2  (h0  2  xд )2 . 54 (5.18) а б lr Xr lr 1.25 м 2 h0 2 h0 H4 1.25 м y 0.58 0.58 5 L4 r Рис. 5.21. Схема монтажа жилого здания самоходным стреловым краном, оборудованным стрелой с гуськом: а – схема установки крана; б – схема для определения вылета и высоты подъема крюка Длина гуська lд для предварительных расчетов принимается равной 5 м. Итак, параметры крана, оборудованного стрелой с гуськом, определены при крайних положениях. По табл. 5.3 и 5.4 и по графикам грузовысотных характеристик (рис. 5.5–5.19) выбираются краны, технические характеристики которых соответствуют расчетным параметрам. 5.2. Выбор крана по экономическим показателям Технико-экономическое сравнение целесообразно выполнять для кранов с различной ходовой частью и оборудованием. Выбранные по техническим параметрам краны должны быть близки между собой по грузоподъёмности. Если сравниваются краны различной грузоподъемности, то экономичнее будет кран меньшей грузоподъемности. Сравнение различных монтажных кранов производят по величине удельных приведенных затрат Суд на 1 т смонтированных конструкций. Для каждого из выбранных по техническим параметрам кранов удельные затраты Суд определяют по формуле C уд  Се  Ен К уд , (5.19) где Се – себестоимость монтажа 1 т конструкций, р.; Ен – нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (в строительстве принимают равным 0,15); Куд – удельные капитальные вложения, р. 55 Себестоимость монтажа 1 т конструкций составит: Ce  1,08  См.см  1,5  Сз. м 1,08  Сn m ,  Пн.см Р (5.20) где 1,08 и 1,5 – коэффициенты накладных расходов на эксплуатацию машин и заработную плату монтажников соответственно; См.см – себестоимость машино-смены крана (табл. 5.5), р.; Сз. м – средняя заработная плата рабочих в смену, занятых на монтаже конструкций, сварке и заделке стыков. Таблица 5.5 Технико-экономические показатели кранов Марка крана Время работы крана в году Тг, ч Башенные краны АБКС-5 2526 АБКС-6 2526 КБ-100.3А 2750 КБ-100.3Б 2750 КБ-308А 2750 КБ-309ХЛ 3075 КБ-402В 3075 КБ-403А 3075 КБ-403Б 3075 КБ-404.2 3075 КБ-405.1А 3075 КБ-408 3075 Автомобильные краны КС-2571 2526 КС-2574 2526 КС-3577-3 2526 КС-35714 2526 КС-3579 2526 КС-4572 2526 КС-45719 2526 КС-5579 2526 КС-557 Кр 2526 СКАТ-32 2526 Кран на пневмоходу КС-4361А 3075 56 Инвентарная расчетная стоимость Сн.р, р. Себестоимость машино-смены См.см, р. 240 000 330 000 290 000 340 000 310 000 362 000 340 000 220 000 480 000 430 000 200 275 242 283 258 300 283 183 400 358 146 000 147 000 168 000 191 000 183 000 202 000 188 000 320 000 364 000 381 000 284 325 336 382 366 404 376 640 728 762 315 000 394 Окончание табл. 5.5 Марка крана Время работы крана в году Тг, ч Инвентарная расчетная стоимость Сн.р, р. Кран на гусеничном ходу МКГ-25.01 3075 311 000 Краны на спецшасси автомобильного типа МК-450S 423 000 КШТ-50.01 2526 528 000 ККС-55 2526 744 000 Себестоимость машино-смены См.см, р. 373 483 524 582 Заработная плата при расчете ориентировочно принимается равной 400 р. Сn – затраты на подготовительные работы (для самоходных стреловых кранов принимаются равными нулю, а для башенных в среднем составляет 800 р. – это стоимость устройства одного звена подкрановых путей); m – число звеньев подкрановых путей башенного крана, шт. l m , 12,5 где l – длина здания, м; 12,5 – длина одного звена подкрановых путей, м. Вычисленное значение m округляется до ближайшего большего целого числа; Р – общая масса монтажных элементов здания, т (определяется по табл. 5.1); Пн.см – нормативная сменная эксплуатационная производительность крана на монтаже конструкций данного объекта, т/см, определяется по формуле Пн.см  Р nм.см (5.21) , где nм.см – количество машино-смен крана для монтажа сборных элементов здания, маш.-см., П м.см  NЭ Тц 8, 2  60  К в , (5.22) где NЭ – количество монтажных элементов, шт., устанавливаемых краном на объекте (определяется по табл. 4.1); 8,2 – продолжительность смены в часах (с учетом рабочих суббот); Кв – коэффициент использования маши- 57 ны по времени в смену, Кв = 0,85; ТЦ – время выполнения краном одного рабочего цикла, мин, Тц  tМ  t з  t у , (5.23) где tМ – суммарное время машинных операций, мин, определяемое по формуле  hср hср 2 t м      Vп Vоп 360  nоб   A,  (5.24) где hcp – средняя высота подъема и опускания груза, принимается равной половине высоты строящегося объекта, м; VП и VОП – скорости подъема и опускания груза, м/мин, принимаются по технической характеристике кранов (см. табл. 4.2–4.4); α – угол поворота стрелы, при расчетах в среднем принимается 135°; nоб – скорость вращения поворотной платформы крана, об/мин (см. табл. 4.2–4.4); А – коэффициент совмещения операций. При α = 135° – коэффициент 0,8; tз – время зацепки грузов; величина его зависит от массы и конфигурации монтажного элемента и в среднем равна 1,3 мин; tУ – время наводки груза, его установки в заданное место и отцепки. В среднем оно равно 12 мин. Величину удельных капитальных вложений определяют по формуле С  8, 2 К уд  И .Р , Пн.см Т Г где СИ.Р – инвентарно-расчетная стоимость крана, р. (см. табл. 4.5); ТГ – нормативное число часов работы крана в году (см. табл. 4.5). Расчет экономических показателей проводится для всех выбранных по техническим параметрам кранов. Предпочтение отдается крану, обеспечивающему наименьшие удельные затраты на монтаж 1 тонны строительных конструкций. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. Для чего в строительстве применяют кран? Назовите их основные типы. 2. Назовите основные параметры кранов. 3. Изложите методику подбора башенного крана. Приведите формулы. 4. Каким образом выбирают самоходный стреловой кран, оборудованный стрелой без гуська? Какие условия необходимо соблюдать при этом? 58 5. Каким образом выбирают самоходный стреловой кран, оборудованный стрелой с гуськом? Каковы преимущества и недостатки самоходного стрелового крана без гуська? 6. Как выполняется технико-экономическое сравнение различных монтажных кранов? По каким показателям отдают предпочтение выбранному крану? Приведите формулы. 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ КОПАНИЮ ГРУНТА БУЛЬДОЗЕРОМ Задание 1. Произвести расчет сопротивления копанию грунта бульдозером. 2. Составить уравнение силового баланса машины. 3. Определить производительность бульдозера. Исходные данные для расчета приведены в табл. 6.1. Тяговый расчет включает в себя составление уравнения силового баланса машины, которое показывает, каким образом движущее усилие, создаваемое на ведущих колесах или звездочках, распределяется по отдельным видам сопротивлений. Для нормальной работы бульдозера необходимо соблюдение условия Т дв  Т сц  W , (6.1) где Тдв – тяговое усилие, развиваемое двигателем машины и передаваемое на ее движитель; Тсц – максимальная сила тяги, развиваемая движителем при его сцеплении с грунтом; W – сумма сопротивлений движению. Сила тяги, Н, из условия сцепления движителя с грунтом равна: ТСЦ  Gсцсц , (6.2) где Gсц – сцепной вес машины (вес, приходящийся на ведущие колеса машины); φсц – коэффициент сцепления (для гусеничного движителя φсц = 0,6…0,8, для колесного φсц = 0,5…0,6). Сцепной вес машины, Н, определяется по формуле Gсц  M сц g , (6.3) где Мсц – сцепная масса машины, для гусеничных и колесных полноприводных машин сцепная масса равна массе машины Мсц = М, кг (см. табл. 6.1). 59 60 Варианты заданий и исходные данные для расчета тягового усилия и производительности бульдозера Номер варианта Марка машины Базовый трактор 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 ДЗ-82 ДЗ-186 ДЗ-42 Д-714С ДЗ-52 ДЗ-101 ДЗ-48 ДЗ-54С ДЗ-17 Д-384 ДЗ-27С ДЗ-59ХЛ ДЗ-110ХЛ ДЗ-141УХЛ ДЗ-171.1 Б-10.02Е ДЗ-24 ДЗ-34С ДЭТ-350 Б1Р Амкодор-872 ДЗ-37 Б-170М.01 ДЗ-162-1 ДЗ-19 ДЗ-90С МТЗ-82* ДТ-75Н ДТ-75 Т-180С Т-4П Т-4АП1 К-702* Т-100МГП Т-100М ДЭТ-250 Т-130 Т-330 Т-130БГ-1 Т-500 Т-170.1 Т-10.02 Т-180Г ДЭТ-250 ДЭТ-350 Спец. шасси МТЗ-52* Т-170.01 ДТ-75Т-РС2 Т-100МГП Т-130 Длина Масса М, отвала В, кг м 3990 2,10 7400 2,56 6925 2,52 22 068 3,64 10 180 2,94 9648 2,60 18 100 3,60 13 780 3,20 14 000 3,94 28 535 4,50 15 710 3,20 45 825 4,73 16 370 3,22 58 600 5,10 18 600 3,64 20 157 3,68 18 340 3,92 31 380 4,54 44 427 4,70 27 000 4,10 3300 2,00 18 595 3,75 7160 2,65 13 530 3,06 16 500 3,20 Примечание – * колесное базовое шасси. 60 Высота отвала Н, м 0,68 0,80 0,95 1,23 1,10 0,90 1,20 1,20 1,00 1,40 1,30 1,75 1,14 1,80 1,48 1,40 1,35 1,55 1,65 1,49 0,65 1,38 0,85 0,88 1,30 Мощность двигателя N двн , кВт 55 70 55 129 95 95 147 80 80 221 103 243 118 353 125 132 129 221 257 246 40 125 70 80 103 Грунт Песок Суглинок Супесь Глина Песок Суглинок Супесь Глина Песок Суглинок Супесь Глина Песок Суглинок Супесь Глина Песок Супесь Глина Суглинок Песок Суглинок Супесь Глина Супесь Таблица 6.1 Дальн. транспорт LТР, м 40 50 55 80 60 45 120 70 65 100 75 90 70 110 80 85 70 95 105 130 45 70 60 80 90 В случае, если уравнение силового баланса будет выглядеть следующим образом Т дв  W  Т сц , (6.4) то будет иметь место буксование ведущих колес (гусениц) движителя. В случае, если Т сц  W  Т дв , (6.5) то машина двигаться не сможет и двигатель заглохнет. При лобовом резании и транспортировании грунта отвалом бульдозера по горизонтальной поверхности (рис. 6.1, а) возникает сумма сопротивлений, т.е. сопротивление копанию, определяемое по формуле W  WР  WПР  WОТ  WТР  W f , (6.6) где WP – сопротивление резанию, Н; WПP – сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом, Н; WОТ – сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу, Н; WТP – сопротивление, возникающее от трения ножа бульдозера о грунт, Н; Wf – сопротивление перемещению бульдозера, Н. а б Рис. 6.1. Схемы к определению сопротивления копанию грунта бульдозером Сопротивление резанию равно: WР  К F , (6.7) где К – удельное сопротивление резанию, Н/м2 (табл. 6.2); F – площадь поперечного сечения вырезаемой стружки, м2. Площадь поперечного сечения стружки равна: F  B h1 , (6.8) 61 где В – длина отвала, м; h1 – глубина резания, м, при перемещении грунта определяется из условия восполнения потерь грунта в боковые валики, значение которых оценивается коэффициентом потерь КП (для суглинка и глины К П  0,025...0,032 , для супеси и песка К П  0,06...0,07 ). Таблица 6.2 Основные параметры грунтов Грунт Песок Супесь Суглинок Глина Удельное сопротивление резанию К, Н/м2 60 000 Коэффициент трения грунта по металлу μ1 0,40…0,50 Коэффициент трения грунта по грунту μ2 0,55…0,65 90 000 0,45…0,55 120 000 150 000 16 000…17 000 Коэффициент разрыхления грунта КР 1,10…1,15 0,60…0,70 16 500…18 000 1,12…1,17 0,55…0,70 0,65…0,75 17 000…19 000 1,18…1,25 0,45…0,55 0,70…0,80 18 000…21 000 1,22…1,32 Объемный вес грунта γгр, Н/м3 Глубину резания определяют по формуле h1  К ПVПР , В (6.9) где VПР – объем призмы волочения, м3. Объем призмы волочения зависит от геометрических размеров отвала и свойств грунта: VПР ВН 2 ,  2 К ПР (6.10) где Н – высота отвала с учетом козырька, м; КПР – коэффициент, зависящий от характера грунта (связности и коэффициента разрыхления) и от отношения Н/В (табл. 6.3). Таблица 6.3 Значения коэффициента КПР Грунт Суглинок, глина Песок, супесь 62 Отношение Н/В 0,15 0,30 0,35 0,70 0,80 0,85 1,15 1,20 1,25 0,40 0,90 1,30 0,45 0,95 1,50 Сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом определяют по формуле WПР  VПР 2  гр КР , (6.11) где γгр – объемный вес грунта (см. табл. 6.2), Н/м3; μ2 – коэффициент трения грунта по грунту (см. табл. 6.2); КР – коэффициент разрыхления грунта (см. табл. 6.2). Сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу определяют по формуле WОТ  GПР 1 cos2  , (6.12) где GПР  VПР гр – вес призмы грунта перед отвалом;   45...60 – угол резания грунта; μ1 – коэффициент трения грунта по металлу (см. табл. 6.2). Сопротивление, возникающее от трения ножа бульдозера о грунт, составит WТР  1 RZ  1 RX tg , (6.13) где RX и RZ – горизонтальная и вертикальная составляющие результирующей силы сопротивления копанию (рис. 6.1, б);   17 – угол наклона результирующей сил сопротивления на отвале. Горизонтальная составляющая результирующей силы сопротивления копанию определяется по формуле RX  WР  WПР  WОТ . (6.14) Сопротивление перемещению бульдозера составит Wf  М g f , (6.15) где f  0,10...0,12 – коэффициент сопротивления перемещению движителей трактора. В случае, если Т сц  W , (6.16) то копание грунта бульдозером невозможно (машина буксует). Тогда необходимо уменьшить величину призмы грунта, перемещаемой перед отвалом (снизить высоту призмы Н на 10…15 %, т. е. без учета высоты козырька отвала), и повторить расчет сопротивлений, чтобы соблюдалось условие Т сц  W . 63 Производительность бульдозера при резании и перемещении грунта, м /ч, определяют по формуле 3 П 3600VПР К В КУКЛ , К РТ Ц (6.17) где К В  0,80...0,85 – коэффициент использования бульдозера по времени; КУКЛ – коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность бульдозера (при перемещении грунта под уклон производительность бульдозера возрастает, при перемещении грунта в гору производительность снижается). В данном расчете принимают, что бульдозер работает на горизонтальном участке и поэтому КУКЛ = 1; ТЦ – длительность цикла, с. Длительность цикла определяют по выражению ТЦ  LР Р  LТР ТР  LР  LТР З  t П  2tО , (6.18) где LР  6...10 – длина пути резания, м; LТР – дальность перемещения (транспортировки) грунта, м (см. табл. 6.1); Р  0, 4...0,5 – скорость движения бульдозера при резании грунта, м/с; ТР – скорость движения бульдозера при транспортировании грунта, м/с; З  1, 2...2, 2 – скорость бульдозера при движении задним ходом, м/с; t П  4...5 – время на переключение передач, с; tО  2...3 – время на опускание или подъем отвала, с. Скорость движения бульдозера, м/с, при перемещении грунта: ТР  н N дв тр W , (6.19) н где N дв – номинальная мощность двигателя машины, Вт; тр  0,85 – коэффициент полезного действия трансмиссии машины; W – сумма сопротивлений, Н. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. Назовите сопротивления, возникающие при работе бульдозера. 2. Запишите уравнение тягового баланса и прокомментируйте каждую составляющую. 3. Поясните влияние уклона местности на производительность бульдозера. 4. Как влияют свойства грунта на производительность бульдозера? 5. Из каких составляющих складывается время цикла бульдозера? 64 7. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СКРЕПЕРА Задание. Описать назначение, устройство и принцип работы скрепера. Изобразить конструктивную схему скрепера с обозначением основных узлов. Уяснить технологические возможности скрепера, представить схему работы скрепера. Изобразить основы тягового расчета скрепера и представить схему для расчета сопротивлений, возникающих при наборе грунта. Определить силу тяги по сцеплению трактора (технические характеристики скреперов (см. прил. 2); рассчитать все сопротивления, возникающие при наборе грунта W1, W2, W3, W4, W5; проверить условие движения скрепера без буксовки тягача; задав скорости на различных участках работы скрепера, определить длину участков набора грунта и разгрузки ковша. Определить производительность скрепера. Исходные данные представлены в табл. 7.1. Таблица 7.1 Варианты заданий и исходные данные по тяговому расчету и производительности скреперов Номер варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Марка скрепера ДЗ-33 ДЗ-172.1 ДЗ-11П ДЗ-33А ДЗ-11П ДЗ-87-1 ДЗ-194 ДЗ-111А ДЗ-172.1 МоАЗ-6014 ДЗ-33 ДЗ-107-1 ДЗ-13А ДЗ-13Б ДЗ-87-1 ДЗ-194 ДЗ-111 СП-172 ДЗ-194 ДЗ-111 Дальность транспортировки грунта L, м 300 450 400 350 600 350 500 300 300 400 500 500 500 400 650 300 400 400 1000 1400 Тип грунта песок сухой супесь суглинок песок влажный песок влажный суглинок рыхлый суглинок плотный суглинок суглинок рыхлый суглинок плотный песок сухой сланец суглинок со щебнем суглинок с гравием суглинок рыхлый суглинок плотный песок влажный суглинок рыхлый суглинок плотный песок влажный 65 Расчет начинают с определения силы тяги по сцеплению. Сила тяги по сцеплению определяется по формуле Т сц  Gсц  , где Gсц – сила тяжести трактора, Н (для прицепных скреперов); для самоходных скреперов: Gсц  (0,45...0,5)  G , где G – эксплуатационная сила тяжести скрепера, Н; φ – коэффициент сцепления. Эксплуатационная сила тяжести скрепера, Н, составит: G = mc g. Схема сил, действующих на скрепер при наполнении ковша, представлена на рис. 7.1. Рис. 7.1. Схема сил, действующих при наполнении ковша скрепера: W1 – сопротивление грунта резанию (отделению стружки грунта от массива) принято считать приложенным к режущей кромке ножа; W2 – сопротивление движению призмы волочения, образующейся перед заслонкой ковша скрепера (трение грунта о поверхность перемещения), принято считать действующим по поверхности перемещения; W3 – сопротивление от силы тяжести срезаемого слоя грунта, движущегося в ковше, принято считать, что стружка, поступающая в ковш, движется вертикально; W4 – сопротивление от внутреннего трения грунта в ковше принято считать приложенным к поверхностям; W5 – сопротивление движению скрепера Для гусеничных тягачей, двигающихся по плотному грунту, φ = 0,8…0,9; при движении по сухому песку φ = 0,4…0,5; при движении по влажному грунту φ = 0,5…0,7. 66 Для пневмоколёсных тягачей коэффициент сцепления зависит от давления воздуха в шинах, вида и влажности грунта, состояния поверхности движения (для связного насыпного грунта φ = 0,44…0,83; для несвязного плотного грунта φ = 0,6…0,78). Наибольшее усилие, требуемое для перемещения скрепера, возникает во время набора грунта (табл. 7.2). Это усилие определяют по формуле W  W1  W2  W3  W4  W5 , где W1 – сопротивление грунта резанию: W1  B c K , где В – ширина срезаемого слоя (ширина ковша скрепера); с – толщина срезаемого слоя, м; K – удельное сопротивление грунта резанию, Па (табл. 7.3). Принимать значения K свыше 0,1…0,12 МПа не рекомендуется, более плотные грунты следует предварительно рыхлить; W2 – сопротивление движению призмы волочения впереди скрепера: W2  y B h2 g (   i), где у – отношение высоты призмы волочения к высоте грунта в ковше (у = 0,5…0,7, причем бóльшие значения – для сыпучих грунтов); h – высота слоя грунта в ковше, м (табл. 7.2); γ – плотность грунта, кг/м3; g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения; μ – коэффициент трения грунта по грунту (μ = 0,3…0,5, причем бóльшие значения – для песчаных грунтов); i – уклон местности; W3 – сопротивление от силы тяжести срезаемого слоя грунта, движущегося в ковше: W3  B c h  g ; W4 – сопротивление от внутреннего трения грунта в ковше: W4  Bh2  x g , где x – коэффициент, учитывающий влияние типа грунта (x = 0,24…0,31 – глина; x = 0,37…0,44 – суглинок; x = 0,46…0,5 – песок); W5 – сопротивление движению скрепера: W5  (G  Gгр )( f  i), где G – эксплуатационная сила тяжести скрепера, Н; Gгр – сила тяжести грунта в ковше, Н; f – удельное сопротивление качению колес скрепера (f = 0,15…0,2 – для плотных грунтов, f = 0,25…0,3 – для сыпучих грунтов). 67 Сила тяжести грунта в ковше скрепера определяется, Н: Gгр  V  g , где V – вместимость ковша, м3. Тяговое усилие трактора TN при скорости движения V1 (1-я передача) определяется, кН: N  TN  0,9 P0  0,9 дв м , V1 где Nдв – мощность двигателя тягача, кВт; ηм – кпд трансмиссии тягача, ηм = 0,9; V1 – скорость движения на 1-й передаче, м/с. Таблица 7.2 Зависимость высоты слоя грунта от объема ковша Объем ковша скрепера, м3 Высота слоя грунта в ковше h, м 3 1…1,13 6 1,25…1,5 10 1,8…2,0 15 2,4 Условие движения без буксования тягача: Тсц > TN > W. Если невозможно выполнить требования этого условия движения, то необходимо изменить толщину срезаемого слоя грунта и скорость движения или применить толкач при наборе грунта. Скорость движения скрепера зависит от возникающих сопротивлений грунта и мощности трактора. Ориентировочно можно задать скорости движения скрепера следующим образом: а) набор грунта: VН  (0,65...0,8) VI , где V1 – скорость движения на 1-й передаче; б) груженый ход: Vг  (0,55...0,75) Vmax , где Vmax – максимальная скорость движения; в) разгрузка ковша: Vр  V1...0,75 Vmax , в зависимости от условий; 68 г) холостой ход: Vх  (0,75...0,85) Vmax . Длина участка набора грунта: q KH KП l1  , 0,7  K p B C где q – геометрическая вместимость ковша скрепера, м3; КН – коэффициент наполнения ковша грунтом (КН = 0,8…1,2); КП = 1,2…1,5 – коэффициент, учитывающий потери грунта при образовании призмы волочения и боковых валиков; 0,7 – коэффициент, учитывающий неравномерность толщины стружки; КР – коэффициент разрыхления грунта (КР = 1,1…1,3); В – ширина ковша, м; С – толщина срезаемого слоя грунта, м. Набор грунта скрепером производится на участках длиной 12…30 м. Длина участка разгрузки ковша: q KH l3  , K p B C1 где С1 – толщина отсыпаемого слоя грунта, м; С1 > C. Разгружаются скреперы на участках длиной 5…15 м. Время набора грунта: l t1  1 ; Vн время гружёного хода: L t2  , Vг где L – дальность транспортирования грунта, м; время разгрузки ковша: l t3  3 ; Vр время холостого хода: l1  L  l3 . Vх Дополнительное время t5, затрачиваемое на развороты и переключение передач, принимают ориентировочно – 60 с. Продолжительность цикла в секундах: Т Ц  t1  t2  t3  t4  t5 . t4  69 Производительность скрепера в кубических метрах в час: 3600  q K H K B П , TЦ К р где КВ = 0,85…0,9 – коэффициент использования рабочего времени. Таблица 7.3 Значения удельных сопротивлений грунта резанию и копанию Наименование грунта Песок рыхлый сухой Песок влажный, супесь, суглинок разрыхленный Суглинок, средний и мелкий гравий, легкая глина Глина, плотный суглинок Тяжелая глина, сланцы, суглинок со щебнем, гравием Сцементировавшийся строительный мусор, взорванная скальная порода I 1200…1600 1,05…1,1 Удельное сопротивление грунта резанию, МПа нож нож бульдозескрепера ра 0,01…0,03 0,02…0,04 I 1400…1800 1,1…1,2 0,02…0,04 0,05…0,1 II 1500…1800 1,15…1,25 0,06…0,08 0,09…0,18 III 1600…1900 1,2…1,3 0,1..0,16 IV 1900…2000 1,25…1,3 0,15…0,25 0,3…0,4 V 1900…2200 1,3…1,4 0,2…0,4 Плотность Категрунта, гория кг/м3 Коэффициент разрыхления 0,16…0,3 – ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. Назовите сопротивления, возникающие при работе скрепера. 2. Запишите уравнение тягового баланса и прокомментируйте каждую составляющую. 3. Какая сила тяги по сцеплению будет больше для гусеничного или для колесного движителя и почему? 4. Как влияют свойства грунта на производительность скрепера? 5. Из каких составляющих складывается время цикла скрепера? 70 8. РАСЧЕТ КОМПЛЕКТА МАШИН ЭКСКАВАТОР-АВТОСАМОСВАЛ Экскаватор разбирает насыпь с отгрузкой грунта в автосамосвалы, а те, в свою очередь, транспортируют грунт к месту отвала, который находится на расстоянии LTP. Задание 1. Подобрать рациональный типоразмер автосамосвалов для имеющегося экскаватора. 2. Определить требуемую мощность двигателя для движения автомогр биля со скоростью 20, 40, 60, 80 км/ч. Построить графики: Nдв  f   , хх Nдв  f   . 3. С помощью построенных графиков определить скорости движения автомобиля с грузом гр и без груза (холостой ход) хх . Вычислить время цикла автомобиля. 4. Определить производительность экскаватора и автосамосвалов, рассчитать количество автосамосвалов, обслуживаемых одним экскаватором. 5. Определить время, за которое будет выполнена работа по разбору завала. Исходные данные по вариантам представлены в табл. 8.1. В комплекте «экскаватор-автосамосвал» главной машиной является экскаватор, поэтому автосамосвал принимается с учетом параметров экскаватора. Грузоподъемность автосамосвала подбирается исходя из условия наполнения его кузова экскаватором 5…7 ковшами. В случае, если автосамосвал заполняется меньшим количеством ковшей, но большей вместимостью, то конструкция автосамосвала будет испытывать значительные нагрузки, которые отрицательно скажутся на надежности и долговечности машины. При загрузке кузова экскаватором с очень маленьким ковшом самосвал будет слишком много времени находиться под загрузкой, от этого его производительность снизится. 71 72 Таблица 8.1 Варианты заданий и исходные данные по расчету комплекта машин экскаватор-автосамосвал Номер Марка Тип варианта экскаватора грунта Условия работы ЭО-2621 ЭО-3322 ЭО-4323 ЭО-4121 ЭО-5122 ЭО-2621 ЭО-3322 ЭО-4323 ЭО-4121 ЭО-5122 ЭО-2621 ЭО-3322 ЭО-4323 ЭО-4121 ЭО-5122 ЭО-2621 ЭО-3322 ЭО-4323 ЭО-4121 ЭО-5122 ЭО-2621 ЭО-3322 ЭО-4323 ЭО-4121 ЭО-5122 легкие средние средние тяжелые легкие средние средние тяжелые легкие легкие средние средние легкие средние тяжелые средние легкие средние тяжелые тяжелые легкие средние средние тяжелые средние 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 песок супесь суглинок глина песок супесь суглинок глина песок супесь суглинок глина песок супесь суглинок глина песок супесь суглинок глина песок супесь суглинок глина супесь Объем завала V, м3 2000 2500 3000 3500 5000 1500 2200 3300 3700 7000 1200 2100 3400 4800 9500 1000 1600 2800 3900 7500 1300 2400 3900 6200 8400 Уклон дороги* α, град –2,5 –2,0 –1,5 –1,0 –0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 –3,0 –2,5 –2,0 –1,5 –1,0 –0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Дальность транспортирования грунта LTP, м 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 Тип покрытия дороги асфальт щебень асфальт асфальт щебень грунт асфальт асфальт щебень грунт асфальт асфальт щебень грунт асфальт асфальт щебень грунт асфальт асфальт щебень грунт асфальт асфальт щебень Максимальная скорость движения д , км/ч 70 60 80 75 55 60 60 50 55 40 45 55 65 60 70 75 60 50 50 60 70 45 80 70 60 Примечание – * Уклон дороги со знаком «–» соответствует движению груженого самосвала под уклон, а со знаком «+» – вверх по уклону. 72 В задании указывается марка экскаватора, тип грунта и сложность его разработки; с учетом этих данных определяют рациональный типоразмер (грузоподъемность) автосамосвала, кг, по формуле Q  1000  5...7  VК К Н  гр КР g , (8.1) где 5...7 – рекомендуемое число ковшей, обеспечивающее полную загрузку кузова автосамосвала; VК – вместимость ковша экскаватора, м3; К Н  1,0...1, 2 – коэффициент, учитывающий наполнение ковша экскаватора грунтом; КР – коэффициент, учитывающий разрыхление грунта (табл. 8.2); γгр – объемный вес грунта в плотном теле γгр, кН/м3 (табл. 8.2); g  9,81 м/с2 – ускорение свободного падения. Таблица 8.2 Основные параметры грунта Удельное сопротивление резанию К, Н/м2 60000 90000 120000 150000 Грунт Песок Супесь Суглинок Глина Коэффициент трения грунта по металлу μ1 0,40…0,50 0,45…0,55 0,55…0,70 0,45…0,55 Коэффициент трения грунта по грунту μ2 0,55…0,65 0,60…0,70 0,65…0,75 0,70…0,80 Объемный вес грунта γгр, Н/м3 16 000…17 000 16 500…18 000 17 000…19 000 18 000…21 000 Коэффициент разрыхления КР 1,10…1,15 1,12…1,17 1,18…1,25 1,22…1,32 На один и тот же экскаватор в зависимости от сложности (условий) разработки грунта могут навешиваться ковши различной вместимости. При разработке тяжелых грунтов (IV категория прочности) используют упрочненные ковши уменьшенной вместимости; для грунтов II–III категории прочности – стандартной вместимости; для слабых грунтов и легких материалов – облегченные ковши увеличенной вместимости (табл. 8.3). Таблица 8.3 Основные параметры одноковшовых экскаваторов Марка экскаватора ЭО-2621 ЭО-3322 ЭО-4323 ЭО-4121 ЭО-5122 Вместимость ковша, м3, условия разработки грунта Тяжелые Средние Легкие – 0,25 0,40 0,40 0,50 0,65 0,40 0,65 1,00 0,65 1,00 1,50 1,00 1,60 2,50 Время цикла TцЭ , с 15 16 16 18 22 73 После подстановки значений получают интервал необходимой грузоподъемности автосамосвала QA, кг. По данным табл. 8.4 принимают марку автосамосвала и уточняют, каким количеством ковшей будет загружаться его кузов: с QА К Р g , 1000VК К Н  гр (8.2) где с – количество ковшей, округляется до ближайшего целого значения. Таблица 8.4 Основные параметры автосамосвалов Марка ГАЗ-САЗ-53Б ЗИЛ-ММЗ-555 ЗИЛ-ММЗ-554 МАЗ-5549 Урал-5557 КрАЗ-256Б1 КамАЗ-65111 Урал-63621 КамАЗ-6520 Мощность Грузоподъдвигателя но- Ширина В, Высота Н, Масса M, емность QA, минальная N двН , кг м м кг кВт 3500 3750 85 2,48 2,41 5250 4570 110 2,42 2,50 5750 5125 110 2,50 2,60 8000 7225 132 2,50 2,72 10 300 9980 169 2,50 2,98 12 000 11 000 176 2,64 2,83 14 000 10 350 191 2,50 3,05 18 000 10 650 294 2,50 3,17 20 000 13 100 235 2,50 3,05 Далее определяют мощности, необходимые на преодоление сопротивлений качению РК, уклону РУ и ветровому сопротивлению РВ (рис. 8.1), а также требуемую мощность двигателя Nдв при движении автомобиля со скоростью 20, 40, 60 и 80 км/ч с грузом и без груза. Для упрощения расчетов принимают, что автомобиль движется равномерно. При определении сопротивления качению сила тяжести автомобиля равна: – с грузом G   М  QА  g ; – без груза G  Мg , где М – масса автосамосвала, кг (табл. 8.4). Сила сопротивления качению, Н: РК  G f  сos , 74 (8.3) где G – сила тяжести автомобиля с грузом, Н; f – коэффициент сопротивления качению, который зависит от типа и состояния покрытия дороги (табл. 8.5); α – уклон дороги, град (см. табл. 8.1). Таблица 8.5 Значения коэффициентов сопротивления качению и сцепления Тип покрытия Асфальтобетон Щебеночное Грунтовая дорога Сухое f 0,015…0,022 0,025…0,05 0,025…0,04 φсц 0,7…0,8 0,6…0,7 0,5…0,6 Влажное f 0,02…0,025 0,025…0,05 0,1…0,2 φсц 0,35…0,45 0,3…0,4 0,2…0,4 Сила сопротивления уклону РУ, Н: РУ  G  sin  . (8.4) При движении автомобиля возникает сила сопротивлению воздуха, Н, которую определяют по формуле РВ  kВ F   2 13 . (8.5) где kВ – коэффициент сопротивлению воздуха (коэффициент обтекаемости), который зависит от формы и качества поверхности автомобиля, поэтому его определяют экспериментально; для грузовых автомобилей он составляет 0,35…0,7 Нс2/м4; F – лобовая площадь автомобиля, м2;  – скорость движения автомобиля, км/ч. Приближенное значение лобовой площади автомобиля может быть определено, м2, по формуле F  0,8  В Н , где В – ширина автомобиля (см. табл. 8.4), м; Н – наибольшая высота автомобиля (см. табл. 8.4), м. Мощности на преодоление сил сопротивлению движению, кВт, равны: NК  РК  ; 3600 (8.6) NУ  РУ  ; 3600 (8.7) NВ  РВ . 3600 (8.8) 75 Мощность двигателя, кВт, автомобиля, затрачиваемая на преодоление сопротивлений движению (рис. 8.1, 8.2), определяют по формуле Nдв  N К  NУ  N В  N И , (8.9) тр где тр = 0,85…0,9 – коэффициент полезного действия трансмиссии (меньшие значения соответствуют автомобилям высокой проходимости). Рис. 8.1. Схема к определению мощности на преодоление сопротивлений движению Рис. 8.2. Графики зависимости требуемой мощности двигателя от скорости движения В случае, когда автомобиль движется под уклон, силу сопротивления уклону РУ и мощность на ее преодоление NУ принимают со знаком «–». Полученные данные заносят в табл. 8.6. Таблица 8.6 Мощности на преодоление сопротивлений движению автомобиля, кВт Скорость движения  , км/ч 20 40 60 80 76 Движение автомобиля с грузом N Кгр NУгр N Вгр N двгр Движение автомобиля без груза N Кхх NУхх N Вхх N двхх гр хх Затем по данным табл. 8.6 строят графики: Nдв  f   и Nдв  f   . На оси ординат (рис. 8.2) откладывают номинальную мощность двигателя н автомобиля N дв (см. табл. 8.4) и проводят прямую до пересечения ее с графиками N двгр и N двхх . Из точек пересечения опускают перпендикуляры к оси абсцисс. Точки пересечения с осью абсцисс – это скорости движения автомобиля с грузом гр и без груза (холостой ход) хх , при условии полного использования мощности двигателя автосамосвала. В случае, если скорость гр или хх превышает допустимую скорость движения д автомобиля (см. табл. 8.1), то транспортные скорости машины следует ограничить в соответствии с требованиями безопасности движения на данной трассе, гр  д , или хх  д , или гр  хх  д . Определив транспортные скорости, можно рассчитать время цикла автосамосвала, которое складывается из времени загрузки самосвала экскаватором, транспортировки и разгрузки грунта и времени холостого хода, с: Т цА  с Т цЭА  3,6  LТР гр  tР  3,6  LТР хх , (8.10) где Т цЭА – время цикла экскаватора при загрузке грунта в автосамосвал, с; LTP – дальность транспортировки грунта, м (см. табл. 8.1); tР  60...100 с – время разгрузки автосамосвала (большее время разгрузки соответствует более крупным самосвалам). При разгрузке ковша экскаватора в кузов автосамосвала время цикла экскаватора по сравнению с разгрузкой в отвал несколько возрастает: Т цЭА  1, 25  Т цЭ , (8.11) где Т цЭ – время цикла экскаватора при разгрузке грунта в отвал, с, (см. табл. 8.3). Производительность одноковшового экскаватора, м3/ч, определяют по формуле ПЭ  3600VК К Н К В , Т цЭА К Р (8.12) 77 где К В  0,9 – коэффициент использования внутрисменного времени экскаватором, учитывающий потери времени на маневрирование, ожидание при смене автосамосвалов и т. п. Производительность автосамосвала, м3/ч, определяют по формуле ПА  3600  с VК К Н К В , Т цА К Р (8.13) где К В  0,9 – коэффициент использования внутрисменного времени автосамосвалом, учитывающий потери времени на разгоны и торможения, ожидание погрузки и т. п. Количество автосамосвалов, которые может загружать экскаватор без простоев машин, определяют по формуле К А  ПЭ П А . (8.14) При получении нецелого значения необходимо округлить его до большего, поскольку предпочтительнее, чтобы автомобиль находился в ожидании погрузки (более дешевая машина), чем простаивал экскаватор в ожидании автосамосвала. Время, за которое будет произведен разбор завала, определяют по формуле Т V К ВО , ПЭ (8.15) где V – объем работ при разборке завала, м3; К ВО  0,95 – коэффициент, учитывающий потери времени на организационно-технические мероприятия (заправка топливом, обслуживание машин, прием и сдача смен и т. п.). ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Назовите сопротивления, возникающие при работе экскаватора? 2. Назовите сопротивления, возникающие при работе аватосамосвала? 3. От чего зависит количество самосвалов в комплекте экскаватор–автосамосвалы ? 4. Как влияют свойства грунта на производительность экскаватора? 5. Из каких составляющих складывается время цикла экскаватора? 6. Из каких составляющих складывается время цикла автосамосвала? 78 9. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ БЕТОНОСМЕСИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ Задание. Выбрать бетоносмесительное оборудование в соответствии с заданными годовой производительностью установки, режимом её работы и характеристикой бетонной смеси (табл. 9.1). Таблица 9.1 Исходные данные для выбора оборудования бетоносмесительной установки Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Годовая производительность, м3 38 000 32 000 42 400 37 300 420 000 67 300 110 000 87 300 210 000 106 000 97 300 342 000 183 300 64 000 832 000 75 000 76 000 171 000 85 000 56 130 52 000 210 000 195 000 175 000 365 000 Режим работы Цикличный Цикличный Цикличный Цикличный Непрерывный Цикличный Цикличный Цикличный Непрерывный Цикличный Цикличный Цикличный Цикличный Цикличный Непрерывный Цикличный Цикличный Цикличный Цикличный Цикличный Непрерывный Цикличный Цикличный Цикличный Цикличный Кол-во смен 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 2 1 2 1 2 2 1 2 1 1 2 2 2 1 Подвижность смеси Жесткая Подвижная Жесткая Подвижная Подвижная Жесткая Подвижная Подвижная Жесткая Подвижная Жесткая Подвижная Жесткая Подвижная Подвижная Подвижная Жесткая Подвижная Жесткая Подвижная Жесткая Подвижная Жесткая Подвижная Жесткая 79 При выборе бетоносмесительного оборудования в первую очередь следует учитывать характеристику бетонной смеси. Бетоносмесители со свободным перемещением служат для приготовления подвижных бетонных смесей, имеющих водоцементное отношение 0,5...0,6 и выше. При меньшем водоцементном отношении наблюдается явление грануляции, т. е. мелкий заполнитель гранулируется в прочно удерживающие воду комья, разрушить которые можно только механическим воздействием. Такое воздействие и осуществляется в бетоносмесителях принудительного перемещения. Жесткие бетонные смеси могут приготавливаться только в бетоносмесителях принудительного действия. Применение жестких смесей позволяет сократить расход цемента и ускоряет сроки распалубки бетонных изделий. Расчет бетоносмесительного оборудования производится по следующей методике. Для бетоносмесителей непрерывного действия определяется их часовая производительность, м3/ч: П ПГ , z C  8, 2  TP K в К Г (9.1) где С – количество рабочих смен в 1 сутки; 8,2 – продолжительность одной рабочей смены с учетом рабочих суббот, ч; Тр – число рабочих дней в году, Тр = 258; Кв и Кг – коэффициенты использования оборудования соответственно в смену и в течение года (для заводов Кв = 0,9; Кг = 0,91); z – количество установленных бетоносмесителей. При выборе основного оборудования целесообразно устанавливать меньшее число бетоносмесителей большей ёмкости. Это снижает капитальные затраты на строительство завода и сокращает эксплуатационные расходы, так как на 1 м3 ёмкости смесительного барабана приходится меньше обслуживающего персонала. При одновременном выпуске разных составов бетонной смеси и необходимости приготовления бетона в случае поломки или обслуживания одного из смесителей необходимо на заводе предусматривать не менее двух бетономешалок. В соответствии с рассчитанной часовой производительностью по табл. 9.2 выбирается ближайший бетоносмеситель непрерывного действия. 80 Требуемая ёмкость по выходу бетонной смеси V0 бетоносмесителя циклического действия определяется по формуле V0  П Г 1000 , n3 C  8, 2  TP K в К Г z (9.2) где n3 – число замесов в час, которое определяется из условия, что n3 = 3600 t–1, где t – продолжительность перемешивания, с. Таблица 9.2 Технические характеристики бетоносмесителей непрерывного действия Показатель Производительность, м3/ч Наибольшая крупность заполнителя, мм Число пар лопастей на каждом валу, шт. Частота вращения лопастных валов, С–1 Мощность электродвигателя, кВт Двухвальный Гравитационного принудительного перемешивания перемешивания СБ-25 СБ-61 СБ-19 СБ-37 СБ-75 СБ-78 СВ-109 СБ-118 5 5 15 30 30 60 20 240 40 40 40 40 40 70 70 70 28 28 23 16 16 16 – – 1,083 1,083 1,167 0,92 0,917 0,8 – – 3 3 20 20 20 40 40 80 Продолжительность перемешивания t, в свою очередь, зависит от подвижности бетонной смеси и объёма готовой смеси в барабане. Для удобства пользования эта зависимость представлена в виде V0 / t  f (V0 ) (рис. 9.1) для смесителей свободного и принудительного перемешивания. Представим выражение (9.2) в другом виде: V0 пд 1000  . t 3600  Z C 8, 2  Т р К В К Г (9.3) 81 По формуле (9.3) вычисляется отношение V0 / t, по графику (рис. 9.1) определяется соответствующее ему значение V0. Если V0 / t в результате вычисления получилось меньше минимального значения (1,65 – для бетоносмесителей принудительного перемешивания и 0,73 – для бетоносмесителей гравитационного перемешивания), то следует принять Z = 1 и повторить расчет. Рис. 9.1. Зависимость объёма готового замеса V0 от отношения V0/t Если в результате расчетов отношение V0 / t получилось больше максимального значения (14,7 – для смесителей принудительного перемешивания и 17,0 – для смесителей свободного перемешивания), то принимается Z = 3 и расчет повторяется. В случае, если отношение вновь больше максимального значения, то Z принимается равным 4, и так до тех пор, пока не получится V0 / t в пределах заданного диапазона. По рассчитанному объему готового замеса по табл. 9.3 и 9.4 выбирается смеситель. На рис. 9.2 представлена блок-схема алгоритма выбора смесителей цикличного действия. 82 Таблица 9.3 Технические характеристики гравитационных бетоносмесителей цикличного действия С грушевидным барабаном СБ-101А СБ-116А СБ-30В Объём готового 65 65 165 замеса, л Объём по 100 100 250 загрузке, л Наибольшая 40 40 70 крупность заполнителей, мм Частота 27 27 20 вращения барабана, мин–1 Мощность 0,75 1,52 4,1 двигателя вращения, кВт Механизм опрокидывания ручной барабана Масса, кг, 160 180 750 не более Показатель СБ-16В 330 СБ-91А 500 СБ-108 800 СБ-153А 1000 С 2-конусным барабаном СБ-10В СБ-3 СБ-103 800 1600 2000 500 750 1200 1500 1200 2400 3000 70 120 120 120 120 120 120 18 18 16 17,5 16 12,6 12,6 4 4 13 13 13 25 22 гидравлический 1900 1220 пневматический 2000 3000 2000 4500 6300 83 83 84 Таблица 9.4 Технические характеристики бетоносмесителей принудительного перемешивания цикличного действия Показатель Объем готового замеса, л Вместимость по загрузке, л Частота вращения ротора, с– Максимальная крупность заполнителя, мм Мощность двигателя, кВт Габаритные размеры, мм: – длина – длина с поднятым ковшом – ширина – высота Масса, кг 84 СБ-80А 165 250 0,517 40 5,5 СБ-169А 250 375 0,517 70 7,0 СБ-35 330 500 0,533 70 13 СБ-146А 500 750 0,43 70 22 СБ-138 1000 1500 0,317 70 40 СБ-93 1000 1500 0,333 70 40 – 1910 1550 2070 1170 2500 – 2000 2200 1970 2200 – 1970 1800 2000 2900 – 2350 1650 2750 3580 – 2690 1670 4700 2880 – 2690 2850 2900 Рис. 9.2. Блок-схема алгоритма расчета смесительного оборудования ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. Приведите классификацию бетоносмесительных машин (по способу перемешивания и режиму работы). 2. Что необходимо учитывать при выборе бетоносмесительного оборудования? 3. Изложите методику расчета бетоносмесителей непрерывного действия. 85 4. Как определяется производительность бетоносмесительной установки? 5. От чего зависит продолжительность перемешивания бетонной смеси? 6. Представьте блок-схему алгоритма выбора смесителей цикличного действия. 10. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ЦЕМЕНТОБЕТОННОЙ СМЕСИ Задание. Подобрать автобетоносмесители и рассчитать основные параметры бетононасосов для конкретных условий работы, приведенных в табл. 10.1. Расширение области применения монолитного легкого бетона в строительстве вызывает необходимость совершенствования технологии и организации производства бетонных работ, в частности использование для транспортирования и укладки смеси автобетоносмесителей и бетононасосов. Подвижность пригодных к перекачиванию бетононасосами бетонных смесей рекомендуется принимать в пределах 4...14 см по осадке стандартного конуса (ОК) при водоцементном отношении В/Ц, не превышающем 0,75, а оптимальные параметры осадки конуса – 6...10 см при В/Ц = 0,5...0,6. При перемещении малоподвижных смесей сопротивление движению смеси в бетоноводе большое, что ускоряет износ цилиндропоршневой группы и бетоновода, а также может привести к прекращению подачи смеси в результате превышения потерь давления по длине трубопровода над напором, развиваемым бетононасосом. Литые бетонные смеси подвижностью более 16 см из-за избытка воды подвержены расслоению и образуют в бетоноводе пробки. Максимальный размер крупного заполнителя должен быть не более одной трети внутреннего диаметра бетоновода и не превышать 40 мм. Наличие в бетонной смеси зёрен плоской или игловой формы влечет за собой ухудшение ее удобоперекачиваемости и ускоренный износ деталей цилиндро-поршневой группы бетононасоса. Рекомендуется применять щебень с содержанием лещадки не более 5 % по объему. 86 Таблица 10.1 Исходные данные для выбора бетонотранспортного оборудования Вариант 87 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Объемная подача, м3/ч 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 Осадка конуса, см 6 7 8 9 10 11 12 13 6 8 12 9 10 11 12 13 6 7 8 9 10 11 12 13 6 Наибольший размер заполнителя dmax 35 37 40 38 33 37 40 40 33 35 40 40 34 36 40 40 32 37 40 39 33 36 40 39 35 Дальность подачи, м по по горизонтали вертикали 140 20 220 10 300 5 250 20 100 2 200 2 100 5 200 7 80 15 80 15 100 25 300 25 190 2 160 5 200 12,65 200 25 100 20 200 13 100 10 400 8 120 10 120 7 180 9 240 10 160 8 Тип дороги Асфальтовая Бетонная Щебеночная Гравийная Булыжная Грунтовая Асфальтовая Бетонная Щебеночная Гравийная Булыжная Грунтовая Асфальтовая Бетонная Щебеночная Гравийная Булыжная Грунтовая Асфальтовая Бетонная Щебеночная Гравийная Булыжная Грунтовая Асфальтовая Дальность возки автобетоносмесителем, км 5 10 15 20 25 20 15 10 5 10 15 20 25 15 20 25 5 10 15 20 25 5 10 15 12 87 10.1. Выбор автобетоносмесителей Для транспортирования бетонной смеси с завода товарного бетона используются автобетоносмесители (табл. 10.2). Необходимое количество автобетоносмесителей, обслуживающих автобетононасос, может быть определено по формуле Z Пн , Пе (10.1) где Пн – заданная производительность (объемная подача) бетононасоса, м3/ч; Пв – производительность автобетоносмесителя, подвозящего бетонную смесь от завода к бетононасосу, м3/ч. пВ  q 60, ТЦ (10.2) где q – рабочий объем смесительного барабана автобетоносмесителя по готовому замесу, м3 (табл. 10.2); ТЦ – время рабочего цикла автобетоносмесителя, мин, Т Ц  tгр  2tтр  tв  t м , (10.3) где tгр – время загрузки автобетоносмесителя компонентами бетонной смеси, мин. Таблица 10.2 Краткие технические характеристики автобетоносмесителей Показатель Шасси автомобиля Объем перевозимой бетонной смеси, м3 Вместимость смесительного барабана, м3 Вместимость бака для воды, л Частота вращения смесительного барабана, об/мин 88 СБ -69Б МАЗ-503А СБ - 92А КрАЗ-258 СБ -92-I КамАЗ-5511 СБ-130 КамАЗ-54112 2,6 4 5 8 6,1 6,1 8 14 630 850 850 1700 6...12 6,5...14,5 4...14 Ориентировочно можно принять tгр = 10 мин; tв – время выгрузки бетонной смеси в приемный бункер бетононасоса, tв = 6 мин (с учетом последующей промывки барабана); tм – затраты времени на маневрирование автобетоносмесителя при выгрузке и промывке барабана, tм = 3 мин; tmр – затраты времени на перемещение машины от завода к объекту, мин, которые определяются по формуле tmp  60 L , Vcp (10.4) где L – дальность возки бетонной смеси, км; Vcp – средняя скорость движения автобетоносмесителя, км/ч (табл. 10.3). Таблица 10.3 Средняя расчетная скорость движения автобетоносмесителей по дорогам с разным видом покрытия Тип дороги Асфальтовая, бетонная Щебеночная и гравийная Булыжная мостовая Грунтовая Средняя расчетная скорость движения, км/ч, Класс при дальности возки, км дороги 5 10 15 20 25 I 20 25 35 35 35 II 18 22 30 30 30 III 16 20 27 27 27 IV 15 17 25 25 25 Примечание – при движении в городских условиях скорость для всех машин принимается 19 км/ч. Задавшись объемом смеси (табл. 10.2), перевозимой автобетоносмесителем, по формуле (10.1) подсчитывают необходимое число транспортных единиц. Готовую смесь с завода рекомендуется перевозить на расстояние не более 30 км, при этом следует учитывать изменение подвижности бетонной смеси в зависимости от начальной её консистенции, времени транспортирования, а также температуры окружающего воздуха. С этой целью используется номограмма (рис. 10.1). Следует помнить, что номограммой можно пользоваться для бетонных смесей при начальной температуре не более 20 С. Рассмотрим это на примерах. 89 Рис. 10.1. Номограмма для корректировки подвижности бетонной смеси в зависимости от температуры воздуха, начальной консистенции и времени транспортирования автобетоносмесителями 90 Пример 10.1. Определить подвижность бетонной смеси после её транспортирования в автобетоносмесителе при температуре воздуха 27 С. Начальная подвижность приготовленной на заводе смеси 12 см. Время транспортирования определяется по формуле (10.4). В нижнем квадранте (см. рис. 10.1) находим точку пересечения температурной линии 27 С и временной (например, 50 мин). Из найденной точки проводим прямую, параллельную отрезку ВС, до пересечения с осью абсцисс. Из точки пересечения на оси абсцисс восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с ломаной линией начальной подвижности смеси, равной 12 см, и на оси ординат определяем значение подвижности бетонной смеси после её транспортирования – 10 см. При транспортировании на расстояние 30 км рекомендуется применять сухую смесь с приготовлением готовой смеси в пути. При температуре окружающего воздуха свыше 30 С расстояние транспортирования готовой смеси необходимо уменьшить до 20 км. 10.2. Расчет основных параметров бетононасосов Следующим этапом расчета является определение основных параметров бетононасоса для подачи подвезенной автобетоносмесителем смеси к месту укладки. Для выбора необходимого давления в бетононасосе и мощности приводного двигателя используется специальная номограмма, представленная на рис. 10.2. Пример 10.2. Требуется перекачать бетонную смесь подвижностью после транспортировки в автобетоносмесителе 9 см, с максимальным размером заполнителя 40 мм, на расстояние 220 м по горизонтали и 10 м по вертикали при объемной подаче 45 м3/ч. Как уже указывалось ранее, максимальный размер заполнителя dmax должен быть не более одной трети внутреннего диаметра бетоновоза Дб: Д б  3  dmax , в рассматриваемом примере принимаем Дб = 125 мм. Если задано пространственное перемещение смеси, то следует учитывать, что высота подъема смеси на 1 м равноценна горизонтальному перемещению на 8 м. Колено, изогнутое под углом 90, эквивалентно 12 м горизонтального пути: 45 – 6 м; 22,5 – 4 м. 91 92 Рис. 10.2. Номограмма для определения технических параметров бетононасосов Приведенная длина подачи Lпр, м, бетонной смеси определяется так: Lпр = 10 . 8 + 220 = 300. Далее используется номограмма (см. рис. 10.2). От точки, соответствующей заданной объемной подаче (производительности) 45 м3/ч, ведем линию по горизонтали вправо до встречи с диаметром бетоновода, равным 125 мм; затем опускаем её вертикально вниз до встречи с длиной подачи материала, равной 300 м, после чего от нее идем по горизонтали влево до встречи с линией удобоукладываемости смеси, равной 9 см, и от нее поднимаемся вверх по вертикали до показателя объемной подачи, равной 45 м3/ч. В результате устанавливаем, что для обеспечения указанных условий перекачки необходимо, чтобы давление было не менее 7 МПа, а мощность двигателя – не менее 120 кВт. Основные параметры бетононасоса определяются, м3/ч, исходя из производительности (объемного расхода) насоса (для сдвоенного насоса объемный расход удваивается): п  2  60  V n  , где V = 0,25   D 2l – рабочий объем цилиндра; D – диаметр рабочего цилиндра, м2; l – ход штока, м; n – число двойных ходов поршня, 1/мин;  – объемный кпд насоса (коэффициент использования рабочего цилиндра). При выборе параметров бетононасоса за критерий оптимальности рекомендуется принимать  , поскольку он имеет экономическое обоснование (влияет на производительность) и функционально связан с основными параметрами бетононасоса. По техническим характеристикам зарубежных бетононасосов фирм «Пуцмайстер», «Швинг», «Торкрет», «Шеель» и других установлено, что при длине хода поршня l = 1,5 м и частоте ходов n = 15...17 1/мин значения объемного кпд находятся в пределах Рис. 10.3. Зависимость объемного кпд при всасывании от различных факторов  = 0,7...0,8 (рис. 10.3). 93 С увеличением длины хода поршня l  2 м  снижается до 0,6 и менее. Влияние каждого из параметров представлено на графике (рис. 10.3). Из зависимостей следует, что наибольшее влияние на объемный кпд, а следовательно, и на эффективность насоса, оказывают скорость движения V и длина хода поршня l. Рекомендуется скорость движения поршня принимать около 1,25 м/с, длину хода поршня – не более 2,0 м. Количество двойных ходов поршня, мин, рассчитывается исходя из выбранной скорости V. Продолжительность одного рабочего цикла рабочего цилиндра tр = 60 / n. Определяется время, необходимое для прохождения поршнем хода l; t = l / V. Допуская, что время на разгон и торможение поршня в конце хода равно нулю, tр = 2t; 60/n = 2 . l / V; n = 30 V / l. Например, скорость V назначили 1,25 м/с, а ход поршня 1,5 м. Тогда 30 1, 25 n  25 , 1/мин. 1,5 По формуле (9.1) определяется диаметр рабочего цилиндра: п D . 30  l n  Задав значение объемного кпд в пределах 0,7...0,8, определяется диаметр рабочего цилиндра D. Рекомендуется этот диаметр принимать в зависимости от производительности. При производительности П  60 м3/ч предпочтительными являются 0,125  D  0,18 м; а для П  60 м3/ч – 0,18  D  0,25 м. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. Какое основное оборудование применяют для транспортирования цементобетонной смеси? 2. С какими параметрами рекомендуют применять бетонные смеси для перекачивания бетононасосами? Чем объясняется необходимость применения этих параметров для бетонных смесей? 3. Что такое производительность автобетоносмесителя и бетононасоса, в чем она измеряется и как ее определить? 94 4. Как определить необходимое количество автобетоносмесителей для обслуживания бетононасоса? 5. Как изменяется подвижность бетонной смеси в процессе ее транспортирования в автобетоносмесителе? Назовите факторы, влияющие на это. 6. Что такое приведенная длина подачи? Как ее определяют при пространственном перемещении смеси? 7. Назовите основные параметры бетононасоса. 8. Как определяют диаметр рабочего цилиндра бетононасоса? 11. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДРОБИЛЬНО-СОРТИРОВОЧНЫХ ЗАВОДОВ И УСТАНОВОК Задание на проектирование дробильно-сортировочного завода или передвижного дробильно-сортировочного оборудования (ДСО) включает следующие исходные данные (табл. 11.1): 1) часовую производительность завода или установки П, м3/ч; 2) предел прочности дробимого материала  , МПа; 3) максимальный размер кусков исходного материала Dmax, мм; 4) максимальный размер кусков готового продукта dmax, мм. Таблица 11.1 Варианты заданий к выбору дробильно-сортировочного оборудования Вариант Производительность П, м3/ч 1 2 3 4 5 6 7 8 9 80 100 160 250 180 330 400 500 600 Максимальный размер Предел кусков материала прочности готового камня  , исходного Dmax, продукта dmax, МПа мм мм 120 500 50 130 700 60 100 800 70 110 1200 70 80 400 60 100 700 50 80 750 60 160 950 70 140 1000 70 95 Окончание табл. 11.1 Вариант Производительность П, м3/ч 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 700 800 90 100 110 120 140 150 160 170 180 190 200 250 300 400 Максимальный размер Предел кусков материала прочности готового камня  , исходного Dmax, продукта dmax, МПа мм мм 120 900 60 130 1000 60 90 500 60 100 600 50 80 700 70 110 650 60 120 800 70 130 900 70 70 700 60 140 850 60 150 1000 70 80 900 60 90 950 70 100 1000 70 110 400 60 130 500 70 Гранулометрический (зерновой) состав продукта дробления должен соответствовать ГОСТ 8267-93 [5]: 3(5)–10 мм; 10–20 мм; 20 (25)–40 мм; 40–70 мм. Цифры в скобках обозначают размеры зерен фракций щебня, предназначенного для автомобильных дорог и балластного слоя железнодорожного пути. Если в задании будет dmax = 60 мм, то это значит, что необходимо получить фракции 3–10, 10–20, 20–40 и 40–60 мм, т. е. последняя фракция по особому заказу, а все предыдущие по ГОСТ 8267-93 [5]. 11.1. Выбор дробилок Дробилки первой стадии дробления выбираются по максимальному размеру загружаемого камня Dmax, производительности и техническим характеристикам машин. Максимальный размер загружаемого камня не должен превышать 0,85 а, где а – размер загрузочного отверстия дробилки. 96 Дробилки должны обеспечивать расчетную производительность ДСО или завода, определяемую по формуле П p  П Кн , (11.1) где П – заданная часовая производительность, м3/ч; Кн – коэффициент неравномерности подачи материала, Кн = 1,1 – 1,3. В табл. 11.2–11.4 производительность дробилок дана при средних условиях дробления. При легких условиях она будет больше, а при трудных – меньше. Степень трудности дробления характеризуется коэффициентом трудности дробления, который принят: – для средних условий КТР = 1,0; – легких условий КТР = 1,15; – тяжелых условий КТР = 0,85. С учетом условий работы дробилки ее производительность можно определить по зависимости Пдр  ПТ КТР , (11.2) где ПТ – производительность дробилки, указанная в технической характеристике для средних условий дробления. Легкими условиями дробления считают: а) дробление легких пород (  < 80 МПа) в кусках размером 0,7...0,85а, где а – ширина загрузочного отверстия; б) дробление пород средней твердости (  = 80...150 МПа) в кусках размером 0,5–0,7а; в) дробление твердых пород (  > 150 МПа) в кусках размером меньше 0,5а. Средними условиями дробления считают: а) дробление твердых пород в кусках размером 0,5...0,7а; б) дробление пород средней твердости в кусках размером 0,7...0,85 a . Трудными условиями дробления считают дробление твердых пород в кусках размером 0,7...0,85а. Графики производительности щековых и конусных дробилок в зависимости от размера разгрузочной щели и условий дробления приведены на рис. 11.1–11.2. 97 а Рис. 11.1. Зависимость производительности щековых дробилок от размера разгрузочной щели: ———— – легкие условия дробления; — — — – средние условия дробления; —— . —— – тяжелые условия дробления (начало) 98 б Рис. 11.1. Зависимость производительности щековых дробилок от размера разгрузочной щели: ———— – легкие условия дробления; — — — – средние условия дробления; —— . —— – тяжелые условия дробления (окончание) 99 а Рис. 11.2. Зависимость производительности конусных дробилок от размера разгрузочной щели: ———— – легкие условия дробления; — — — – средние условия дробления; —— —— – тяжелые условия дробления (начало) 100 б Рис. 11.2. Зависимость производительности конусных дробилок от размера разгрузочной щели: ———— – легкие условия дробления; — — — – средние условия дробления; —— . —— – тяжелые условия дробления (продолжение) 101 в Рис. 11.2. Зависимость производительности конусных дробилок от размера разгрузочной щели: ———— – легкие условия дробления; — — — – средние условия дробления; —— . —— – тяжелые условия дробления (окончание) 102 Таблица 11.2 Краткая техническая характеристика щековых дробилок 69,3 13,6 СМ-16Д СМ-741 400 × 900 600 × 900 35…120 60,2 75…200 96,4 8,5…22,0 62,3 40…100 СМ-166А 44,6 6…30 20…80 250 × 900 С-182Б 250 × 400 20…80 3,5…14,0 СМ-165А 160 × 250 32,2 1,6…4,0 10…30 у.е. 1500 × 2100 СМД-60А Стоимость машино-смены 250…300 250…310 мм 1200 × 1500 СМД-59А Ширина разгрузочной щели 200…250 160…120 м3/ч СМД-58Б Производительность при средних условиях дробления 900 × 1200 мм 150…220 90…125 Размеры приемного отверстия 600 × 900 Единица измерения Сложное движение щеки 100…200 45…90 Параметры СМ-204Б Марка машины Простое движение щеки 229,8 344,1 103 103 104 Таблица 11.3 Краткая техническая характеристика конусных дробилок крупного дробления Марка машины Параметры Ширина загрузочного отверстия Производительность при средних условиях дробления Ширина разгрузочной щели Стоимость машиносмены 104 Единица измерения ККД 500/75Б ККД 900/140 ККД 1200/150 ККД 1500/180Б ККД 1500/160-250 мм 500 900 1200 1500 1500 м3/ч 145…205 330…480 550…800 1200…1500 1450…2300 мм 60…85 110…160 130…180 160…200 160…250 у.е. 39,4 83,8 110,5 210,3 236,6 Таблица 11.4 Краткая техническая характеристика конусных дробилок среднего и мелкого дробления Ширина загрузочного отверстия Производительность при средних условиях дробления Ширина разгрузочной щели Стоимость машиносмены КМД-2200Гр КМД-1750Гр КМД-1200Гр КСД-2200Гр КСД-2200Т КСД-1750Гр КСД-1200Гр Мелкого дробления КСД-1200Т КСД-900Гр КСД-600Гр Параметры Единица измерения Марка машины Среднего дробления мм 70 120 120 180 240 300 350 100 120 м3/ч 12...35 30...45 38...85 70...105 160...300 170...340 340...580 12...55 40...120 75...220 мм 12...35 15…40 10...25 20...50 25...60 15...30 30...60 5...15 9...20 10...20 у.е. 18,63 33,84 44,5 42,1 48,2 62,5 61,4 42,5 46,4 66,2 130 105 105 Пример 11.1. Выбор дробилки первой стадии дробления. Необходимо подобрать оборудование дробильно-сортировочного завода производительностью 100 м3/ч для дробления гранита с пределом прочности 130 МПа. Наибольший размер загружаемого камня – 700 мм, готового продукта – 60 мм. Гранулометрический состав продукта дробления в соответствии с ГОСТ [6] равен: 3–10, 10–20, 20–40, 40–60 мм. В первую очередь выбираются дробилки, размер загрузочного отверстия которых позволяет дробить камень размером 700 мм: D 700 a  max   823 мм. 0,85 0,85 По этому условию подходят щековые дробилки СМД-58Б, СМД-59А и СМД-60А (табл. 11.2–11.4). Из дробилок, выбранных по размеру загрузочного отверстия, нужно отобрать дробилки, обеспечивающие расчетную производительность установки, м3/ч: П р  100 1,2  120 . Далее определяется степень трудности дробления. Для дробилки СМД-58Б Dmax = 0,78а, а при  = 130 МПа коэффициент трудности дробления КТР = 1,0. Дробилки СМД-59А и СМД-60А (рис. 11.1, а) имеют наименьшую производительность выше расчетной производительности установки, поэтому использование их нецелесообразно. После выбора дробилки первой стадии дробления определяется гранулометрический состав и максимальный размер кусков продуктов дробления. По графикам (рис. 10.1–10.2) определяется размер разгрузочной щели дробилки l , соответствующий производительности Пр. Затем определяется крупность продукта дробления в долях ширины разгрузочной щели: 3(5) 10 20(25) ; ; и т. д. l l l В числителе ставится размер фракций продукта в соответствии с ГОСТ [6]. По графикам типовых характеристик (рис. 11.3–11.5) определяется состав фракций в процентах. 106 Рис. 11.3. Графики гранулометрического состава продукта дробления щековых дробилок 107 Рис. 11.4. Графики гранулометрического состава продукта дробления конусных дробилок крупного и среднего дробления 108 Рис. 11.5. Графики гранулометрического состава продукта дробления конусных дробилок мелкого дробления 109 Например, необходимо определить гранулометрический состав продукта при дроблении камня щековой дробилкой СДМ-58Б, обеспечивающей производительность при средних условиях работы 120 м3/ч. По графику (рис. 11.1, а) ширина разгрузочной щели этой дробилки при производительности 120 м3/ч равна 210 мм. Крупность продукции в долях ширины разгрузочной щели: 3 10 20 40 60  0,014;  0,048;  0,095;  0,19;  0, 286. 210 210 210 210 210 По графику (рис. 11.3) гранулометрический состав следующий: 0...3 мм = 100 – 99,4 = 0,6 % 3...10 мм = 99,4 – 98,0 = 1,4 % 10...20 мм = 98,0 – 95,0 = 3 % 20...40 мм = 95,0 – 88,0 = 7,0 % 40...60 мм = 88,0 – 82,0 = 6,0 % 60 мм и более = 82 % ИТОГО 100 % или или или или или или 0,72 м3/ч 1,68 м3/ч 3,6 м3/ч 8,4 м3/ч 7,2 м3/ч 98,4 м3/ч 120 м3/ч Здесь 99,4 %, 98 %, 95 %, 88 % и 85 % – количество материала, проходящего через сито, соответствующее крупности в долях ширины разгрузочной щели соответственно 0,014; 0,048; 0,095; 0,19 и 0,24. Максимальный размер продукта дробления d max будет гораздо больше размера выпускной щели дробилки, который определяется так: dmax  l k , (11.3) где k – коэффициент, определяемый по графикам гранулометрического состава продукта дробления (точка пересечения соответствующей кривой с осью абсцисс). Например, в рассмотренном примере по графику (рис. 11.3) для щековых дробилок и средних условий дробления k = 2,0, следовательно, dmax  210  20  420 мм. Для отделения готового продукта после первой стадии дробления может быть установлен промежуточный грохот. Установка его целесообразна при наличии готового щебня после первой стадии дробления в пределах 20 % и выше. В рассматриваемом примере после первой стадии получено 18 % готового щебня, поэтому производится промежуточная сортировка, вторая стадия дробления должна обеспечить расчетную производительность, м3/ч: п11 р  120  0,82  98, 4 . 110 Максимальный размер загружаемого продукта второй стадии дробления равен максимальному размеру продукта дробления первой стадии: 11 1 Dmax  d max , т. е. в рассматриваемом примере исходные данные для выбора дробилок второй стадии следующие: Dmax  420 мм, П р  98, 4 м3/ч, остальные условия прежние. Затем так же, как и для первой стадии, выбираются дробилки, размер загрузочного отверстия которых позволяет дробить камень размером 420 мм: D 420 a  max   494 мм. 0,85 0,85 По этому условию подходят (см. табл. 11.2–11.4) щековые дробилки: СМ-204Б, СМД-58Б, СМД-59А, СМД-60А и СМ-16Д. Из дробилок, выбранных по размеру загрузочного отверстия, отбираются дробилки, обеспечивающие расчетную производительность, равную 98,4 м3/ч. Для этого определяется степень трудности дробления для каждой дробилки. Для дробилки СМ-204Б Dmax = 0,7а и при  = 130 МПа условия дробления легкие. Для дробилки СМД-58Б Dmax = 0,47а, что позволяет при заданной прочности камня получать легкие условия дробления. Однако для легких условий минимальная производительность дробилки составляет 103,5 м3/ч. Это больше необходимой расчетной, поэтому использовать её невыгодно. Кроме того, дробилки СМД-59А и СМД-60А (см. рис. 11.1, а) имеют слишком большую производительность, поэтому применение их нецелесообразно. Для дробилки СМ-16Д Dmax = 0,7а, при заданной прочности камня условия дробления легкие. Таким образом, на второй стадии дробления могут быть установлены дробилки СМ-204Б и СМ-16Д или параллельно две дробилки СМ-16Д половинной производительности, равной 49,2 м3/ч. После выбора дробилок второй стадии дробления определяется гранулометрический состав. 111 По графикам (см. рис. 11.1–11.2) определяется размер разгрузочной щели. Так, например, для дробилки СМ-204Б (см. рис. 11.1, а) ширина разгрузочной щели равна 191 мм, для дробилки СМ-16Д – 150 мм, а для двух дробилок СМ-16Д – 85 мм. Крупность продукции в долях ширины разгрузочной щели для дробилки СМ-204Б вычисляется так: 40 60 3 10 20  0, 21;  0,31.  0,016;  0,05;  0,1; 191 191 191 191 191 По графику (см. рис. 10.3) гранулометрический состав следующий: 0...3 мм = 100 – 99,4 = 0,6 % 3...10 мм = 99,4 – 98,0 = 1,4 % 10...20 мм = 98,0 – 95,0 = 3 % 20...40 мм = 95,0 – 87,0 = 8,0 % 40...60 мм = 87,0 – 81,0 = 6,0 % 60 мм и более = 81 % ИТОГО 100 % или или или или или или 0,60 м3/ч 1,38 м3/ч 2,95 м3/ч 7,87 м3/ч 5,9 м3/ч 79,7 м3/ч 98,4 м3/ч Максимальный размер продукта дробления для дробилки СМ-204Б, согласно формуле (11.3), составит, мм: dmax  l  k  191 2,0  382 . Крупность продукции в долях ширины разгрузочной щели для дробилки СМ-16Д составит: 3 10 20 40 60  0,02;  0,07;  0,13;  0, 27;  0, 40. 150 150 150 150 150 По графику (см. рис. 11.3) гранулометрический состав следующий: 0...3 мм = 100 – 99 = 1 % 3...10 мм = 99 – 97 = 2 % 10...20 мм = 97 – 93 = 4 % 20...40 мм = 93 – 84 = 9 % 40...60 мм = 84 – 75 = 9 % 60 мм и более = 75 % ИТОГО 100 % или или или или или или 1,0 м3/ч 1,9 м3/ч 3,9 м3/ч 8,9 м3/ч 8,9 м3/ч 73,8 м3/ч 98,4 м3/ч Максимальный размер продукта дробления для дробилки СМ-16Д, мм: dmax  l k  150  2,0  382 . 112 Крупность продукта дробления в долях ширины разгрузочной щели для каждой из двух дробилок СМ-204Б половинной производительности: 3 20 60 10 40  0,035;  0, 235;  0,71.  0,118;  0, 47; 85 85 85 85 85 По графику (см. рис. 11.3) гранулометрический состав следующий: 0...3 мм = 100 – 98 = 2 % 3...10 мм = 98 – 96 = 2 % 10...20 мм = 96 – 86 = 10 % 20...40 мм = 86 – 69 = 17 % 40...60 мм = 69 – 53 = 16 % 60 мм и более = 53 % ИТОГО 100 % Для одной СМ-16Д Для двух СМ-16Д 0,98 м3/ч 0,98 м3/ч 4,92 м3/ч 8,36 м3/ч 7,88 м3/ч 26,08 м3/ч 49,2 м3/ч 1,97 м3/ч 1,97 м3/ч 9,84 м3/ч 16,73 м3/ч 15,74 м3/ч 52,15 м3/ч 98,4 м3/ч Максимальный размер продукта дробления, мм, для двух дробилок СМ-16Д составит: dmax  85  2,0  170 . Из рассмотренных трех вариантов второй стадии дробления предпочтение отдается использованию двух дробилок СМ-16Д половинной производительности, так как они дают наименьший размер продукта дробления и выдают больше готового продукта. Выбор дробилок конечной стадии дробления производится исходя из условия обеспечения выхода щебня с размерами не более d max по заданию. Поэтому размер разгрузочной щели дробилки последней стадии дробления по формуле (11.3) составит l d max , k (11.4) где k – коэффициент, определяемый по графикам типовых характеристик (см. рис. 11.3–11.5). Производительность подбираемой дробилки на этой ширине щели должна быть равна или (если это невозможно) несколько больше расчетной производительности. Затем по размеру разгрузочной щели определяется гранулометрический состав продукта. Содержание пыли (фракция 0...3 мм) не должно превышать 5 %, что допустимо по ГОСТу [6]. Если содержание пыли получается более допус113 тимого, можно перейти на больший размер разгрузочной щели в допустимых пределах 5 %-ного негабарита. В этом случае размер разгрузочной щели определяется по выражению l  d max , k5 (11.5) где k5 – коэффициент, определяемый по графику типовых характеристик в точке пересечения соответствующей кривой с линией, соответствующей 5%-ному остатку на ситах. Если всё же пыли получается более допустимого процента, то необходимо увеличивать размер щели таким образом, чтобы получалось 5 %, затем переходить на замкнутый цикл работы дробилки с грохотом. При расчетах следует учитывать, что процент пыли должен не превышать 5 % от общего количества щебня, выдаваемого заводом, а не дробилками на отдельной стадии. Суммарный гранулометрический состав каждой фракции определяется сложением выхода каждой готовой фракции, определенного в кубических метрах, деленных на час, на всех стадиях дробления. После выбора вариантов дробильного оборудования производится сравнение их экономической эффективности. Так как производительность задана и одинакова для различных вариантов, то за основной показатель для оценки экономической эффективности можно принять себестоимость единицы продукции, определяемую по формуле Cвд  С м.см , ПЭ (11.6) где См.см – стоимость машино-смены дробильного оборудования, руб. (см. табл. 11.1–11.3); ПЭ – сменная эксплуатационная производительность дробильного оборудования, м3/см, определяемая по выражению ПЭ  П р Т К в , (11.7) где П р – расчетная техническая производительность дробильного оборудования, м3/ч; Т – продолжительность смены, равная 8,2 ч; К в – коэффициент использования оборудования по времени в смену, равный 0,8. Выбирается вариант, обеспечивающий меньшую себестоимость 1 м3 готового щебня. 114 Для выбранного варианта оборудования составляется качественноколичественная схема производства щебня (см. рис. 11.6), которая показывает, в каких количествах и в какой последовательности поступившая на завод горная масса проходит через отдельные операции. Рис. 11.6. Качественно-количественная схема дробления В рассматриваемом примере исходные данные для выбора дробилок конечной стадии дробления следующие: Dmax  170 мм, П р  52,13 м3/ч. Остальные условия прежние. 170 По размеру разгрузочной щели a   200 подходят конусные дро0,85 билки КСД-1750Гр, КСД-2200Т, КСД-2200Гр и все щековые дробилки, кроме СМ-165А. 115 Все перечисленные конусные дробилки имеют слишком большую производительность (табл. 11.3, 11.4), а у всех щековых дробилок с простым движением щеки слишком большие размеры разгрузочной щели, поэтому применение их нецелесообразно. Таким образом, на конечной стадии дробления могут быть применены щековые дробилки со сложным движением щеки, для которых, в зависимости от соотношения между размерами загружаемого камня и загрузочного отверстия, а также прочности дробимого материала, определены следующие условия работы: дробилки С-182Б и СМ-166А – средние; СМ-741 и СМ-16Д – легкие. Так как это конечная стадия дробления, то размер разгрузочной щели, мм, зависит от наибольшего размера конечного продукта [см. формулу (11.4)]: d 60 l  max   30 . K 2 По графикам (см. рис. 11.1, б) такую разгрузочную щель имеют дробилки СМ-166А и С-182Б. Для обеспечения расчетной производительности 52,15 м3/ч необходимо установить 5 дробилок СМ-166А производительностью 10,43 м3/ч каждая или 12 дробилок С-182Б производительностью 4,5 м3/ч каждая. Крупность продукции в долях ширины разгрузочной щели для дробилки СМ-166А следующая: 10 60 3 20 40  0,33;  2,0.  0,1;  0,67;  1,33; 30 30 30 30 30 По графику (см. рис. 11.3) гранулометрический состав следующий: Для одной дробилки С-166А: 0...3 мм = 100 – 95 = 5 % или 0,52 м3/ч 3....10 мм = 95 – 75 = 20 % или 2,09 м3/ч 10...20 мм = 75 – 55 = 20 % или 2,09 м3/ч 20...40 мм = 55 – 12 = 43 % или 4,48 м3/ч 40...60 мм = 12 – 0 = 12 % или 1,25 м3/ч 60 мм и более =0% ИТОГО 100 % 10,43 м3/ч Для пяти дробилок С-166А: 2,61 м3/ч 10,43 м3/ч 10,43 м3/ч 22,42 м3/ч 6,26 м3/ч 52,15 м3/ч Таким образом, комплект дробильного оборудования, включающий на первой стадии дробления щековую дробилку с простым движением щеки СДМ-58Б, на второй стадии – две дробилки СМ-16Д и на третьей стадии – 116 пять дробилок СМ-166А, выдает следующий количественный состав щебня по фракциям: 0...3 мм = 0,72 + 1,97 + 2,61 = 5,3 м3/ч – 4 % 3...10 мм = 1,68 + 1,97 + 10,43 = 14,08 м3/ч – 12 % 10...20 мм = 3,6 + 9,84 + 10,43 = 23,87 м3/ч – 20 % 20...40 мм = 8,4 + 16,73 + 22,42 = 47,55 м3/ч – 40 % 40...60 мм = 7,2 + 15,74 + 6,26 = 29,20 м3/ч – 24 % ИТОГО 21,6 + 46,25 + 52,15 = 120,0 м3/ч – 100 % Итак, установлено, что выход пыли составил 4 %, что допускается ГОСТ [6]. Себестоимость единицы продукции, руб., производимой этим комплектом дробилок, составила: 446  2  344,1  5 136 Сед   2,3 . 120  8, 2  0,8 Прежде чем определять гранулометрический состав второго варианта комплекта третьей стадии, состоящего из 12 дробилок марки С-182Б, следует определить себестоимость 1 м3 щебня, руб., который будет производить этот комплект: 446  2  344,1  12  69,3 Сед   2,5 . 120  8, 2  0,8 Вывод. Первый вариант лучше, так как он обеспечивает меньшую себестоимость продукции и выход пыли в допустимых пределах. 11.2. Выбор дробилок с использованием электронно-вычислительных машин Большой диапазон характеристик дробильного оборудования, используемого при производстве строительных материалов, позволяет подбирать рациональные комплекты машин для конкретных условий работы. Однако осуществление такого выбора без применения ЭВМ требует больших затрат времени и средств. Использование ЭВМ обеспечивает выбор из множества вариантов оптимальных комплектов дробильного оборудования. Предлагаемый алгоритм (рис. 11.7) позволяет рассчитывать дробильное оборудование несколькими последовательными шагами. 117 Рис. 11.7. Блок-схема алгоритма выбора дробильного оборудования (начало) 118 Рис. 11.7. Блок-схема алгоритма выбора дробильного оборудования (продолжение) 119 Рис. 11.7. Блок-схема алгоритма выбора дробильного оборудования (окончание) Так, во время выполнения первого шага выбираются щековые дробилки первой стадии дробления. На втором шаге выбираются конусные дробилки крупного и среднего дробления для первой стадии, а на третьем – конусные дробилки мелкого 120 дробления для первой стадии. На последующих шагах производится расчет дробилок второй, третьей и т. д. стадий дробления. После выбора дробилки первой стадии дробления определяется гранулометрический состав и максимальный размер кусков продуктов дробления. Размер разгрузочной щели l, соответствующий производительности Пр, рассчитывается по формуле l ПТ (lmax  lmin ) l l  lmin  Пmin max min . KTP ( Пmax  Пmin ) Пmax  Пmin (11.8) Гранулометрический состав продукта дробления рассчитывается в зависимости от размера разгрузочной щели дробилки и определяется по графикам гранулометрического состава. Для проведения этой работы на ЭВМ кривые даны в аналитическом виде (рис. 11.8), а исходные данные приведены в табл. 11.5. Рис. 11.8. Пример описания графиков гранулометрического состава продукта дробления в аналитическом виде 121 Таблица 11.5 Коэффициенты зависимостей гранулометрического состава продуктов дробления от соотношения d/l Тип дробилки Щековая Конусная крупного и среднего дробления Конусная мелкого дробления Предел прочности камня, МПа  80 80...150  150 Коэффициенты уравнений А В С Д Е 100. –73.09 100. –53.57 100. –49.17 –11.9 –18.57 –13.8 134.79 119.71 118.35 –166.93 51.136 –125.57 32.86 –103.75 22.4 1.8 2.0 2.6  80 80...150  150 100. –48.66 100. –21.66 100. 13.33 –6.66 –14.6 –16.66 98.64 135.78 131.14 -77.53 -86.45 -72.14 14.86 14.28 10.71 3.0 3.4 4.0  80 80...150  150 100. –68.33 100. –35. 100. –10.86 –16.66 –11.1 –22.86 98.85 136.06 138. –78.06 14.86 –101.08 18.75 –91. 15. 2.2 2.6 3.0 F H После выбора дробилок первой стадии дробления производится расчет дробилок второй стадии дробления по расчетным параметрам материала, полученным из выбранных расчетов на ЭВМ для дробилок первой стадии. Выбор дробилок конечной стадии дробления производится из условия обеспечения выхода щебня с размерами не более dmax по заданию. Поэтому размер разгрузочной щели дробилки последней стадии дробления должен быть таким: d l  max . K Производительность подбираемой дробилки на этой ширине щели должна быть равна или, если это не возможно, несколько больше расчетной производительности. 11.3. Выбор грохотов для сита с размерами ячеек 10 мм Грохоты подбираются для выбранного варианта. Расчет сводится к определению площади отдельных сит грохотов и выбору типа и марки грохотов по наибольшей расчетной площади, производительности и максимальному размеру камня, поступающего на сортировку, в соответствии с техническими характеристиками (табл. 11.6). 122 Таблица 11.6 Технические характеристики грохотов Параметры Род просеивающей поверхности Размеры просеивающих поверхностей, мм: – ширина – длина Число ярусов сит Угол наклона грохотов, град Наибольший размер загружаемых кусков, мм Площадь одной просеивающей поверхности, м2 Гирационные ГГТ ГГС СМ-572 СМ-652А С И Т Инерционные ГИТ ГИС СМ-653В С-724 СМ-690 С-725 А Самобалансные С-740 С-785 С-861 К О Л О С Н И К И С И Т А С И СМ-742 С-898 Т А 1500 3750 1500 3750 1750 4500 1250 2500 1500 3000 2000 4000 1250 3000 1750 4500 1000 2500 1250 3000 1500 3750 2 2 2 1 1 1 2 2 2 2 2 0–30 0–30 0–30 0–30 0–30 0–30 0–25 0–25 400 150 150 750 100 1300 100 150 100 100 100 5,63 5,63 7,88 3,13 4,50 8,0 3,75 7,88 2,5 3,75 5,63 123 123 Для расчета производительности плоских грохотов ВНИИстроймаш рекомендует формулу п  m q F K1 K2 K3 , (11.9) где q – удельная производительность грохота для определенного размера отверстий сит, м3/(м2·ч) (рис. 11.9); F – рабочая площадь сита, м2; K1 – коэффициент, учитывающий угол наклона грохота (рис. 11.10); K2 – коэффициент, учитывающий процентное содержание нижнего класса в исходном материале (рис. 11.10); K3 – коэффициент, учитывающий содержание в нижнем классе зёрен, размеры которых меньше половины одного отверстия сита (рис. 11.10); m – коэффициент, учитывающий неравномерность питания и зернового состава материала, форму зёрен и тип грохота. При рассеве гравия и щебня на горизонтальном грохоте m = 0,8 и 0,65 соответственно, а на наклонном грохоте m = 0,6 и 0,5. При расчете грохотов необходимо изобразить расчетную схему, которая должна включать все принятые по ходу расчета грохоты: промежуточные, замкнутого цикла и окончательной сортировки. Необходимую площадь каждого сита определяют из условия обеспечения расчетной производительности, приходящейся на данное сито, по формуле (11.9): F Пр m q K1 K 2 K3 . (11.10) Грохот окончательной сортировки должен обеспечивать количество фракций (согласно вашему заданию). Подбор типа грохота для предварительного или крупного промежуточного грохочения производится по d max и в соответствии с необходимой пропускной способностью грохота. Необходимая ширина такого колосникового грохота определяется по выражению B пр 3600  h  K k , (11.11) где h – условная высота слоя нерудного материала на колосниковом грохоте, принимаемая равной 0,24 м; υ – средняя скорость перемещения материала по грохоту, м/с, определяемая по графику (рис. 11.11); Kk – коэффициент, учитывающий вид колосниковой поверхности. Для плоских грохотов Kk = 0,85. 124 125 Рис. 11.10. Зависимость значений коэффициентов K2 и K3 Рис. 11.9. Зависимость удельной производительности 1 м2 от процентного содержания нижнего класса и K1 от угла сита от размера отверстий сита наклона грохота Рис. 11.11. Зависимость скорости перемещения материала по колосниковой поверхности от угла наклона грохота Грохоты подбираются по их техническим характеристикам (см. табл. 11.6) в соответствии с определёнными площадями сит, производительностью и максимальным размером продукта. Затем составляется конструктивно-технологическая схема завода. В рассматриваемом примере, согласно качественно-количественной схеме дробления (см. рис. 11.6), на первую промежуточную сортировку поступает 120 м3/ч камня с размерами кусков d max = 420 мм. Необходимо отделить камень размером от 0 до 60 мм и отправить его на окончательную сортировку, камень размером от 60 до 420 мм отправить на вторую стадию дробления. Из технических характеристик грохотов (табл. 11.6) следует, что камень такого размера можно сортировать только на тяжелых инерционных грохотах (ГИТ) с колосниковой просеивающей поверхностью. Суммарная необходимая ширина грохота определяется, м, по формуле (11.11): 120 B  1, 25 3600  0, 24  0,12  0,85 при выбранном угле наклона колосников 4°. 126 Такую ширину просеивающей поверхности имеет грохот С-724. На вторую промежуточную сортировку поступает 98,4 м3/ч камня с наибольшим размером кусков 170 мм. Необходимо отделить камень размером от 0 до 60 мм и отправить его на окончательную сортировку, а камень размером от 60 до 170 мм – на третью стадию дробления. Как следует из технических характеристик грохотов (см. табл. 11.6), наибольшему размеру загружаемых кусков лучше всего подходит тяжелый гирационный грохот (ГГТ) СМ-572. Суммарная необходимая площадь просеивающей поверхности определяется, м2, по формуле (10.10): 98, 4 F  5,33 2, 0,5  77  0,55  0,89  0,98 где m = 0,5 – для щебня, сортируемого на наклонном грохоте; q = 77 м3/ч – удельная производительность по графику (см. рис. 11.9), соответствующая размеру отверстий сит 60 мм; K1 = 0,55 для выбранного угла наклона грохота 11° (см. рис. 11.10); K2 = 0,89 (см. рис. 10.10), так как наличие камня размером меньше 60 мм в исходном материале 47 % (см. расчет гранулометрического состава второй стадии дробления); K3 = 0,98 (см. рис. 10.10), так как камень размером меньше половины размера отверстий сит, т. е. для данного случая камня размером менее 30 мм – 22 %. Гранулометрический состав продукта дробления щековой дробилки второй стадии СМ-16Д был определен по графику: d 30   0,35, l 85 что на основании рис. 11.10 соответствует 22 %. Так как камня размером менее 30 мм – 22 %, а камня размером менее 60 мм – 47 %, то 22 100  47 % . 47 В соответствии с графиком (рис. 11.10) 47%-ному содержанию размера камня меньше 60 мм соответствует значение коэффициента К3 = 0,98. Таким образом, на вторую промежуточную сортировку подходит грохот СМ-572, имеющий площадь просеивающей поверхности 5,63 м2. Аналогично выбираются грохоты для окончательной сортировки щебня по заданным фракциям. 127 Итак, на окончательную сортировку поступает 120 м3/ч камня размером от 0 до 60 мм. Его необходимо разделить на соответствующие фракции (рис. 11.12). Рис. 11.12. Количественная схема окончательной сортировки Для сита размером ячеек 40 мм суммарная площадь просеивающей поверхности, м2, определяется по формуле (11.12): 120 F  4,91, 0,5  62  0,72 1,13  0,97 где m = 0,5 – для щебня, сортируемого на наклонном грохоте; q = 62 м3/ч – удельная производительность, соответствующая размеру отверстий сит 40 мм (см. рис. 11.9); K1 = 0,72 для выбранного угла наклона грохота 14° (см. рис. 11.10); K2 = 1,13 (см. рис. 11.10), так как камня размером меньше 40 мм в исходном материале 76 %; K3 = 0,97 (см. рис. 11.10), так как камня размером меньше половины размера отверстий сит, т.е. менее 20 мм: в 36 исходном материале 36 % (см. рис. 11.12);  0, 47 – что на основании 76 рис. 10.10 и соответствует К3 = 0,97. Для сита с размерами ячеек 20 мм 90,8 F  7,6 м2. 0,5  41  0,72  0,89  0,91 128 По табл. 11.6 для отделения фракций 40...60 мм и 20...40 мм выбирается двухъярусный грохот С-785 с площадью каждой просеивающей поверхности 7,88 м2. Для сита с размерами ячеек 10 мм 43, 25 F  6,53 м2. 0,5  24  0,72  0,86  0,89 Для сита с размерами ячеек 3 мм 19,38 F  14, 27 м2. 0,5  7  0,72  0,7  0,77 По табл. 11.6 для отделения фракций 10...20 мм, 3...10 мм и пыли выбираются два двухъярусных инерционных средних грохота С-785. Технологическая схема дробильно-сортировочного завода представлена на рис. 11.13. Рис. 11.13. Технологическая схема дробильно-сортировочного завода 129 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ 1. Перечислите виды дробилок. Назовите основные их параметры. 2. Для чего применяют многостадийное дробление? Назовите эти стадии. 3. Как определяется расчетная производительность ДСО или завода? 4. Назовите степени трудности дробления и от чего они зависят? 5. По какой формуле определяется производительность дробилки? 6. Что такое гранулированный состав продукта при дроблении камня и как его определить? 7. Что входит в комплект дробильного оборудования? 8. Объясните принцип и схему алгоритма для выбора дробилок с использованием ЭВМ. 9. Какими способами сортируют каменные материалы? 10. Что такое грохочение? Назовите виды просеивающей поверхности грохотов. 11. Как подбирают грохоты и по каким параметрам? 12. Что такое технологическая схема дробильно-сортировочного завода? Для самостоятельного изучения студентам предлагаются следующие темы, достаточно хорошо изложенные в специальной литературе. 1. Для заданных условий работы выбрать подшипники качения по динамической грузоподъемности. 2. Рассчитать зубчатую передачу. 3. Рассчитать ленточный, ковшовый или винтовой конвейер. 4. Рассчитать устойчивость башенного крана. 5. Рассчитать скорости движения землеройно-транспортных машин в зависимости от скорости вращения вала двигателя, числа зубьев шестерен коробки передач, главной передачи, бортового редуктора, ведущих звездочек и пр. 6. Выбрать основные элементы гидропривода механизмов одноковшового гидравлического экскаватора. 7. Рассчитать основные параметры гидромонитора. 8. Подобрать оборудование для пневмотранспорта бетонной смеси. 130 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В данном учебном пособии рассмотрены лишь некоторые виды различных машин и оборудования, применяемых для механизации строительства. При изучении строительных машин студентами строительных специальностей возникает вопрос: в какой мере и с какой степенью детализации следует изучать эту дисциплину. Прежде всего, полученные знания должны быть достаточными для того, чтобы в будущей строительной практике специалисты-строители правильно понимали технические возможности машин с целью совершенствования на этой основе технологических строительных процессов. Следует учитывать, что в настоящее время строительные организации эксплуатируют большое количество импортной техники различного назначения. Поэтому необходимо определять их соответствие современным технико-экологическим и социально-эргономическим нормам и требованиям. На современном этапе развития техники потребитель стремится приобрести не только хорошую машину, необходимую для выполнения работ. Возникает потребность в получении рекомендаций по оптимальному использованию машин. Важно обеспечить использование машины в тех условиях, где она дает наибольший эффект. С развитием машиностроения, а также в соответствии с возрастающими требованиями строительного производства строительные машины непрерывно совершенствуются, в ряде случаев создаются новые специальные машины, в других – в одной машине сочетаются несколько функциональных возможностей. Так, например, для малоэтажного коттежного строительства появились мобильные бетоносмесители малой производительности на базе колесных тракторов, а для высотного строительства – автобетоносмесители, оснащенные бетононасосами, и т. д. В учебном пособии не рассматриваются вопросы производственной эксплуатации строительных машин, включающей регламенты системы технического обслуживания и ремонтов, а также требования техники безопасности, без которых эффективная эксплуатация строительной техники невозможна. На строительной площадке за правильную техническую эксплуатацию отвечают не строители, а механики, и для самостоятельного изучения эти вопросы достаточно хорошо изложены в специальной литературе. 131 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. ГОСТ 17383-72. «Шкивы для плоских приводных ремней». 2. ГОСТ 17383-73 «Шкивы для плоских приводных ремней. Основные размеры». 3. ГОСТ 13568-75 «Цепи приводные роликовые и втулочные. Общие технические условия». 4. ГОСТ 3069-80 «Канат двойной свивки типа ЛК-О конструкции 6х7(1+6)+1 о.с. Сортамент (с Изменениями № 1, 2)». 5. ГОСТ 2688-80 «Канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6х19 (1+6+6/6)+1 о.с. Сортамент». 6. ГОСТ 8267-93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия (с Изменениями № 1–4)». 7. Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъёмные сооружения. 8. Белецкий, Б.Ф. Строительные машины и оборудование : учеб. пособие / Б.Ф. Белецкий, И.Г. Булгакова. – 3-е изд., доп. – СПб. : Лань, 2012. – 608 с. 9. Волков, Д.П. Строительные машины и средства малой механизации : учеб. для студ. учрежд. сред. проф. образ. / Д.П. Волков, В.Я. Крикун. – 2-е изд., испр. и доп. – М. : ИЦ Академия, 2012. – 480 с. 10. Гаврилов, К.Л. Дорожно-строительные машины: устройство, ремонт, техническое обслуживание : учеб. пособие / К.Л. Гаврилов. – М. : Клинцовская гор. типография, 2011. –320 с. 11. Доценко, А.И. Строительные машины : учеб. для строит. вузов / А.И. Доценко, В.Г. Дронов. – М. : Инфра-М, 2012. – 533 с. 12. Кудрявцев, Е.М. Строительные машины и оборудование : учеб. для бакалавров / Е.М. Кудрявцев. – М. : АСВ, 2012. – 328 с. 132 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 РЕДУКТОРЫ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ДВУХСТУПЕНЧАТЫЕ ТИПА Ц2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Типоразмер редуктора Передаточное Частота вращения число НомиБыстроФактиРежим нальходного ческое работы ное вала, мин 50 50,4 750 Л С Т ВТ 1000 Л С Т ВТ 1250 Л С Т ВТ 1500 Л С Т ВТ 25 24,9 750 Л С Т ВТ 1000 Л С Т ВТ 1500 Л С Т ВТ Ц2-250 Ц2-300 Ц2-350 Ц2-400 Ц2-500 Мощность на быстроходном валу, кВт 6,3 4,2 2,42 1,67 8,2 5,66 2,87 2,2 11,5 8,1 4 3,54 17 10,3 5,7 4,45 12,5 9,25 5,6 3,36 14 11,7 6,15 4,05 11,5 16,3 8,2 2,6 9,9 7,4 3,9 2,63 12,5 9,5 4,75 3,52 18,5 14,6 7,8 5,67 27,5 19,3 13,5 6,88 19 16,1 9,7 5,3 20 18,3 9,3 6,36 33 21,2 16,2 4,22 15 11,1 5,9 3,96 20 14,2 7,25 4,86 27,5 21,8 12,4 8,31 40 30,2 16,7 9,5 30 22,4 13.5 7,95 36 27,1 14,5 9,53 54 39,5 19,4 6,17 29,2 19,4 7,9 7,7 39 19,3 9,6 10,3 54,5 28,1 14,2 14,55 61,6 31,4 16.8 18,6 60 35 17,5 15,6 17,5 42,2 21,1 18,75 96 45 27,8 12,1 50 37 18,75 13,5 67,2 45,5 22,9 13,9 94 64 32,2 28 139 77 43 34,8 – – – – – – – – – – – 21,2 133 Продолжение прил .1 Типоразмер редуктора Передаточное Частота вращения число НомиБыстроФактиРежим нальходного ческое работы ное вала, мин 40 41,34 750 Л С Т ВТ 1000 Л С Т ВТ 1500 Л С Т ВТ 31,5 32,42 750 Л С Т ВТ 1000 Л ВТ 20 19,8 750 Л С Т ВТ 1000 Л С Т ВТ 1500 Л С Т ВТ 16 16,3 750 Л С Т ВТ 1000 Л С Т ВТ 1500 Л С Т ВТ 134 Ц2-250 Ц2-300 Ц2-350 Ц2-400 Ц2-500 Мощность на быстроходном валу, кВт 7,5 5,6 2,85 2 9,8 6,95 3,43 2,39 13 8,85 4,5 3,02 19,5 6,62 3,6 2,94 11,5 5,72 15 11,1 5,9 3,94 17 14 7,8 4,08 27,5 16,6 9,7 7,18 18,5 13,5 6,7 4,46 20 18,3 8,2 5,83 32,5 21,4 9,95 7,9 11,5 8,3 4,5 3,19 14 11,2 5,9 3,81 21 12,3 8,9 4,72 14,5 10,4 6,4 4,46 18 9,12 24 17,8 9,3 5,2 29 20,6 11,2 7,57 40 26,5 20 10,4 29 21,6 10,7 7,04 31,5 25 11,8 8,25 43 31,6 20,6 12,6 18,4 13,4 6,8 4,77 22 16,3 8,2 5,56 31,5 22,5 10,7 7,15 20 16,6 10,3 6,95 27,5 12,5 36 26,9 14 9,25 43,5 33,5 16,9 11,3 50,5 43,7 20,4 15,4 44 32 15,9 10,5 47 37,1 19,7 12,7 71 50,5 23 18,8 36,2 23,2 11,1 9,25 43,5 28,1 14,2 11,1 62 31,4 16,8 15 48,5 23,2 11,1 11 54 23,9 71,5 46,5 24,1 18,1 77 49,4 25 20 116 58,2 38,7 29,9 86,5 53,6 31,3 20,3 92 54,3 32,2 24,4 138 73,6 45,2 36,6 62 42,2 22,4 16,1 75 55 27,5 19,4 107 70,2 35,8 23,6 83 52,7 26,3 23,4 100 – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – Окончание прил .1 Типоразмер редуктора Передаточное Частота вращения число НомиБыстроФактиРежим нальходного ческое работы ное вала, мин 12,5 12,41 750 Л С Т ВТ 1000 Л С Т ВТ 1500 Л С Т ВТ 10 9, 8 750 Л С Т ВТ 1000 Л С Т ВТ 1500 Л С Т ВТ 8 8,32 750 Л С Т ВТ 1000 Л С Т ВТ 1500 Л С Т ВТ Ц2-250 Ц2-300 Ц2-350 Ц2-400 Ц2-500 Мощность на быстроходном валу, кВт 25,5 15,9 9,9 6,53 25 19,6 11,2 8,25 40,5 22,1 13,3 11,75 30,5 18,9 11,7 8,2 30,5 20,2 12,5 9,72 49,5 27 16,9 14,8 33 23 13,4 8,8 37 23,4 14,3 11,7 56,5 31 20,3 17,6 33,5 25 15,9 10,5 35,5 31,2 16,3 12,25 53 39,8 28,9 18,65 40 35,7 18,7 11,8 43 39,7 19,4 15,5 62,5 48,2 33,6 23,6 46 40,3 21,1 13,9 49 44,2 21,1 18,3 68,5 55 39,6 28 55 43,5 23,4 14,1 62 50,7 26,3 18,6 96,5 70 34,7 27,7 65 52 25,4 17,8 78 61,2 31,4 22,9 11,75 84,7 40 35,2 76 61 28,8 24,5 80 58,6 34,9 27,6 134 96,5 47,2 41,8 91 53,6 31,3 27,7 107,5 54,5 32,2 31,2 152,3 81 65,2 49,7 94 58,8 35,2 36,6 127 68,5 48,2 44,2 178 91,3 61 58,4 – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – 135 136 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СКРЕПЕРОВ Полуприцепные ДЗ-87-1 ДЗ-11П МоАЗ-6014 ДЗ-107-1, ДЗ-107-2 ДЗ-13А, ДЗ-13Б ДЗ-194 8,8...11 8,8 4,5...8,3 8 11,5 15 15 18 Тип базовой машины: трактора Т-4АП1 Т-170 Т-170 – – – ДЭТ-350 тягача Мощность двигателя, кВт Ширина резания, мм Глубина резания, мм Скорость, км/ч: рабочая транспортная Толщина отсыпного слоя грунта, мм 136 – – – – – – Двухдвигательного типа БелA3-531Б СП-172 4,5 МоАЗ-6442 ДЗ-172.1; ДЗ-172.5 3 МоАЗ-546П ДЗ-111, ДЗ-111А Вместимость ковша, м3 Показатель Т-150К ДЗ-33, ДЗ-33А Самоходные ДТ-75С2 Прицепные – 70 2150 200 96 2430 130 125 2754 170 125 2754 170 121 2320 150 158 2820 300 165,4 2820 300 184 3800 410 264 2870 200 276 2630 300 2,5 9,3 2,51 9,32 2,58 10,4 2,58 10,1 2,61 33 2,6 40 5 44 3,8 45 3,2 50 3,9 10.5 350 400 400 400 450 175 450 500 510 506 Окончание прил. 2 Полуприцепные ДЗ-172.1; ДЗ-172.5 СП-172 ДЗ-87-1 ДЗ-11П МоАЗ-6014 ДЗ-107-1, ДЗ-107-2 ДЗ-13А, ДЗ-13Б ДЗ-194 Колея колёс, мм тягача скрепера Радиус поворота, мм Дорожный просвет под ножами, мм Габаритные размеры, мм: длина ширина высота Масса, кг: эксплуатационная скрепера скреперного оборудования ДЗ-111, ДЗ-111А Показатель Самоходные ДЗ-33, ДЗ-33А Прицепные 1000 1700 4500 1100 1750 5000 1500 1700 5200 1500 1700 5200 1860 1750 5100 2330 2370 4600 2370 2180 4000 2350 2350 4800 2490 2530 4600 – 4200 4500 350 350 350 350 350 475 350 550 560 550 6700 2470 1970 7400 2930 2200 14 330 3150 3300 9915 3150 2750 12 720 2925 2825 11 000 3240 3500 11 215 3270 3500 16 415 4300 4450 12 800 3400 3600 10 200 5260 4734 8245 2750 16 205 4420 24 250 4890 24 250 4890 12 000 4420 20 000 10 000 36 000 12 000 68 000 30 000 37 500 17 000 61 200 15 100 137 137 Учебное издание ВЫБОР МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ МЕХАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА: ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА Учебное пособие Составители: Лещинский Александр Валентинович, Клигунов Евгений Сергеевич, Мингалёв Артём Геннадьевич Редактор Э.Г. Долгавина Технический редактор С.С. Заикина ———————————————————————————— План 2018 г. Поз. 4.24. Подписано в печать 27.11.2018. Уч.-изд. л. 7,9. Усл. печ. л. 8,5. Зак. 180. Тираж 75 экз. Цена 493 р. ———————————————————————————— Издательство ДВГУПС 680021, г. Хабаровск, ул. Серышева, 47. 138