Строительные машины и оборудование

Методические указания к выполнению контрольной работы

ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

Контрольную работу следует выполнять в соответствии с требованиями ЕСКД в виде пояснительной записки с необходимыми расчетами, схемами, эскизами и мотивировками принятых решений.

Расчеты и мотивировки необходимо сопровождать ссылками на соответствующую литературу, ГОСТы, нормативы, каталоги и другие источники. Все размерности приводить в системе СИ.

Графические пояснения к решению задач и ответам на вопросы выполнять в карандаше. Тексты ответов на вопросы и решения задач должны соответствовать прилагаемым эскизам и схемам.

Работы, не соответствующие заданному варианту или выполненные не в полном объеме, без необходимых чертежей, эскизов и пояснений, возвращаются студенту для доработки.

Контрольная работа состоит из четырех задач.

Выбор варианта для решения задач производится по номеру зачетной книжки:

- 2 задача по предпоследней цифре;

- 3 задача по последней цифре;

- 4 задача по последней цифре.

Задача 2. Определить технологические параметры щековой дробилки

Таблица 5

Исходные данные к задаче 2

№ вар.	Материал	Плотность с, кг/м3	D, м	Степень дробления i	Вых. щель, в, мм	Коэффициент трения  f	Характер движения щеки
1	Известняк	1900	0,3	6	130	0,16	Простое
2	Кварц	2650	0,45	6	130	0,18	простое
3	Доломит	2950	0,35	5	100	0,17	Сложное
4	Гранит	2700	0,3	8	60	0,19	Сложное
5	Мрамор	2600	0,45	8	100	0,16	Сложное
6	Известняк	2000	0,45	5	130	0,18	Простое
7	Кварц	2650	0,46	7	130	0,17	Простое
8	Доломит	2100	0,35	5	130	0,19	Простое
9	Гранит	2700	0,46	7	100	0,16	Сложное
10	Мрамор	2600	0,46	7	100	0,17	Сложное

1. Определение частоты вращения эксцентрикового вала.

Частота вращения эксцентрикового вала или частота движения (качания) подвижной щеки рассчитывается из условия, что время отхода подвижной щеки из крайнего левого положения в крайнее правое должно равняться времени прохождения и выпадения из камеры дробления материала под действием силы тяжести.

Если частота вращения эксцентрикового вала будет больше необходимой, то материал не успеет выпасть из камеры дробления, и вторично будет подвергаться взаимодействию с дробящими плитами. Если же частота вращения будет меньше необходимого значения, то сократится количество материала, выпадаемого за единицу времени. Следовательно, для частоты вращения эксцентрикового вала  щековых дробилок существует  определенное оптимальное значение, при изменении которого в ту или другую сторону могут снижаться их технико-экономические показатели.

В результате расчетов оптимальное значение частоты вращения эксцентрикового вала определится  формулой

                                       c-1,                        (17)

где: g - ускорение свободного падения, м/с2;

б - угол захвата в градусах;

S - ход подвижной щеки в месте разгрузки, м;

S=8+0,26в, мм (простое качание щеки);

S=7+0,1в, мм (сложное  качание щеки).

Здесь «в» - номинальная выходная щель, мм

2.  Расчет производительности

Производительность щековых дробилок определяется из условий, что разгрузка материала из выходной щели происходит только при отходе подвижной щеки и что за один оборот эксцентрикового вала из камеры дробления выпадает некоторый объем V (м3) материала (рис. 1).

                                       Пт = V n kр, . м3/с,                                        (18)

где n-частота вращения эксцентрикового вала, с-1;

  kр - коэффициент разрыхления материала (0,35 …0,45).

Меньшие значения принимают для крупных дробилок, большие – для мелких.

Объем призмы выпадаемого материала из рис. 1 определяется формулой

                                       V = 0,5 ( в + е ) · · L, м3.                        (19)

Рис. 1. Схема к расчету частоты вращения эксцентрикового вала и производительности щековых дробилок

H - высота дробильной камеры, В - ширина загрузочного отверстия,

L - длина загрузочного отверстия, h - высота призмы выпадаемого материала,

V - объем выпадаемого материала, е - первоначальная величина разгрузочной щели,

S - ход подвижной щеки в месте разгрузки, b - ширина разгрузочной щели,

б - угол захвата.

Следовательно, формулу производительности можно переписать в следующем виде:

                                       Пт = 0,5 (в + е)/ (tg б) ·L·S n кр, м3/с,                (20)

где е - первоначальная  ширина разгрузочной щели, м;

  е = в – S, м (рисунок 3);

  L = (1,2 …1,4) B, м – при простом качании;

  L = (1,4 …3,5) B, м – при  сложном  качании; 

  В =D/0,8 – простое движение;

  В = D/0,85 – сложное движение;

здесь D – размер загружаемого куска материала, м.

Высота дробильной камеры из рисунка 3 вычисляется  по формуле

                                       Н = (в-е)/ tg б, мм.                                        (21)

3. Определение мощности двигателя

Мощность двигателя для привода щековой дробилки рассчитывается по формуле

                                       Р = 0,13 Еi  км  · Пт с, кВт,                        (22)

где Еi – энергетический показатель – единица затрат энергии, приходящаяся на I т материала при его дроблении.

Величину Еi  принимают по специальным таблицам в зависимости от вида горной породы. Но так как с дробилкой поставляется универсальный привод, обеспечивающий ее работу на любых горных породах, то для расчета мощности берут Еi = 8 кВт · ч/т;

км – коэффициент масштабного фактора, характеризующий изменение показателя Еi  исходного материала в зависимости от крупности.

Таблица 6

Размер исходного материала, Д и коэффициент км

D, мм	65	100	160	240	280	370	460
км	1,85	1,40	1,20	1,0	0,95	0,85	0,80

i – степень дробления – отношение кусков исходного материала и продуктов дробления,

i = D/d;

Пт - производительность, м3/с;

с  - плотность материала, кг/м3.

Задача 3. Расчет грузоподъемного механизма.

Таблица7

Исходные данные к задаче 3

№ вар.	Масса груза Q, кг	Высота подъема H, м	Режим работы механизма	Кратность полиспаста, рис. 4	КПД блока, ηбл	Длинна гориз. участка l0	Число слоев m	Материал барабана
1	5000	35	С	а	0,95	15	4	СЧ
2	4000	40	Т	б	0,95	12	4	25Л
3	3000	45	С	а	0,95	10	4	Ст3
4	2000	50	Т	б	0,95	15	4	СЧ
5	5000	35	С	а	0,95	10	4	25Л
6	4000	40	Т	б	0,95	12	4	Ст3
7	3000	45	С	а	0,95	12	4	СЧ
8	2000	50	Т	б	0,95	15	4	25Л
9	5000	35	С	а	0,95	10	4	Ст3
10	4000	40	Т	б	0,95	15	4	СЧ

Примечание. СЧ – серый чугун, Ст3 – марка стали, 25Л – марка стального литья.

Рис. 2. Схемы механизмов

1- барабан, 2 - отводной блок, 3 - полиспаст; 4 - подвижная обойма; 5 - грузовой крюк

1. Определение КПД полиспаста

КПД полиспаста с небольшим числом блоков можно определить по формуле:

                                       ηп=  ηблn,                                                (23)

где ηп - КПД одного блока;

п - число блоков полиспаста с учетом отводного блока 2 (рис. 2).

                                       ηп=  η бл n+1.                                                (24)

2. Расчет и выбор каната

Вначале определяется усилие в канате:

                                       ,                                        (25)

где: Q - масса поднимаемого груза, кг;

q - масса грузозахватных устройств, кг: q=0,05Q;

g - ускорение свободного падения (9,81 м/с2);

Uп - кратность полиспаста (определяется из рис. 2 по числу ветвей, на которых подвешивается подвижная обойма полиспаста);

ηп - КПД полиспаста (с учетом отводного блока).

Далее определяется разрывное усилие каната:

                                       Sр=SкКз. п.,Н,                                                (26)

где Кз. п - коэффициент запаса прочности, зависящий от режима работы (таблица 8).

Таблица 8

Значение коэффициента Кз. п

Режим работы механизма	Строительные краны	Продолжительность включения ПВ,%	Кз. п
Средний	Dб≥18dк; е=18	25	5,5
Тяжелый	Dб≥20dк; е=20	40	6,0

По разрывному усилию из таблицы 9 выбирается диаметр стального каната.

Таблица 9

Технические характеристики каната ТК6х37 (ГОСТ 3071-74)

Диаметр каната dк, мм	Временное сопротивление разрыву σВ, МПа
1400	1600	1700	1800	2000	2200
Расчетное разрывное усилие Sр, кН
9,0	-	36	39	41	44	47
11,5	-	57	61	62	67	-
13,5	-	82	87	89	97	-
15,5	98	112	119	122	132	-

3. Расчет основных параметров барабана

Рабочая длина рассчитывается по формуле:

                                                               (27)

где: е= Dб/dк (таблица 10).

Общая длина каната определяется по следующей формуле:

                               Lк=H(Uп+1)+l0+2πDб, м,                                (28)

где: l0 – длина горизонтального участка, м,

m – число слоев каната на барабане.

Толщина стенок барабана вычисляется из соотношения:

                                                                       (29)

где: Sк – усилие в канате, Н;

dк – диаметр каната, м;

[σсж] - допустимое напряжение на сжатие для материала барабана (серый чугун -80МПа, стального литья – 25Л – 100МПа, для стали марки Ст3 при сварной конструкции – 110МПа).

Задача 4. Выбор комплекта машин

В заказ-наряде строительной организации (таблица 10) указаны вид земельных работ, их объем, дальность транспортирования вынимаемого грунта, его вид и сроки выполнения.

Требуется подобрать соответствующий комплект строительных машин с технико-экономическим обоснованием.

Задание рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

Определить общий объем земляных работ (м3). Выбрать тип и марку ведущей машины (марки ведущих машин, если возможно несколько вариантов)  (http://exkavator. ru/excapedia или из других источников с обязательной ссылкой на источник). Определить техническую и эксплуатационную производительность ведущей машины. Определить число ведущих машин и принять окончательный вариант. Подобрать вспомогательные машины (http://exkavator. ru/excapedia или из других источников с обязательной ссылкой на источник), сформировав, таким образом, окончательно комплект машин для выполнения заданного объема работ. Определить эксплуатационную производительность вспомогательных машин и их количество.

Исходные данные для подбора соответствующего комплекта приведены в таблице 10.

Таблица 10

Исходные данные к задаче 4

№ варианта	Виды земляных работ по заказ-наряду	Срок выполнения, рабочие дни	Вид грунта
1.	Требуется вырыть котлован размером 5х25х46 м с последующими перемещением грунта на расстояние до 50 м, его разравниванием и уплотнением	20	Глина
2.	Вырыть котлован размером 3х30х80 м с последующей транспортировкой грунта на расстояние до 2 км и его послойной укладкой(разравниванием)	16	Суглинок
3.	Вырыть траншею глубиной 12м, шириной 3м по дну, 6м на поверхности и длиной 100м. Разгрузка грунта в отвал с последующим перемещением его в траншею после укладки канализационных труб.	10	Глина
4.	Из пункта А в пункт Б, расстояние между которыми, 5км, проложить газопровод. Поперечные размеры траншеи: глубина 2м ширина с откосами во верху 1,75м, по низу 1м	15	Супесь
5.	Возвести заградительную дамбу трапецеидального сечения с нижним основанием 5м, верхним 3м, высотой 2м и длиной 500м. Расстояние от дамбы до места забора грунта 800м. При возведении дамбы требуется послойное уплотнение укладываемого грунта.	12	Супесь
6.	Разработать котлован под промышленное здание размером 6х20х100м с последующей транспортировкой грунта на расстояние до 5 км.	15	Глина
7.	Внутри заводской площадки требуется проложить траншею шириной 2м, глубиной 3м и длиной 200м с последующим использованием грунта для засыпки после укладки теплотрассы	2	Суглинок
8.	Требуется вырыть колодец глубиной 20м и размером в плане 3х3м. Дальность транспортировки вынимаемого грунта 4км с разгрузкой без последующей планировки	1	Глина
9.	Построить оросительный канал протяженностью 2км, сечением в виде сегмента с основанием 40м и глубинной 3м. Грунт перемещается на бровки канала с последующим его разравниванием и уплотнением.	30	Суглинок
10.	Разработать котлован глубиной 6,5м и размером в плане 100х120м. Работа ведется в зимних условиях с глубиной промерзания грунта до 1м. Дальность транспортирования грунта 4 км с разгрузкой в отвал.	17	Супесь

Примечания:

При выборе машин, особенно экскаваторов, предпочтение следует отдавать отечественным маркам (http://exkavator. ru/excapedia или из других источников с обязательной ссылкой на источник), т. е. машинам, которые выпускаются на заводах России. При расчете транспортных средств среднюю плотность грунта принять равной 2т/м3. Во всех вариантах, где требуется разработать котлован, предусмотреть снятие верхнего черноземного слоя грунта, толщину которого в среднем принять равной 0,4…0,5м, а дальность перемещения - 40 м. Среднюю скорость  транспортировки грунта самосвалами принять равной 20 км/ч. Число циклов одноковшового экскаватора при загрузке самосвалов принять равным 4. Если время цикла выбранного одноковшового экскаватора не приведено в технической характеристике, то его принять в пределах 15…20с, а для бульдозеров от 60 до 80с. Число смен работы комплекта принять 2. При определении технической производительности экскаваторов и скреперов коэффициент наполнения ковша КН принять равным 1, а коэффициент разрыхления грунта КР принять для супеси 1,1, суглинок – 1,2 и глина – 1,3. в зависимости от вида грунта в пределах 1,1…1,3.

Заключение

В процессе изучения дисциплины следует уделять внимание основным типам строительных машин, их назначению и техническим характеристикам, обоснованно и технически грамотно выбирать типовые схемные решения при выборе комплектов строительных машин и механизмов, на выполнение этих поставленных задач и направленно данное издание.

Методические указания позволяют рассмотреть основные вопросы необходимые для самостоятельного изучения дисциплины «Строительные машины и оборудование». Приведены методики расчетов основных параметров строительных машин, позволяющие рационально выбирать марки оборудования в зависимости от поставленной задачи, а так же оптимально подбирать конкретные модели строительной техники в комплект при выполнении различных строительных процессов.

Библиографический список

1. Абдулханова, оборудование предприятий стройиндустрии [Текст]: учеб. пособие / , , . - М.: МАДИ, 2014. – 120 с.

2. Белецкий, и механизация строительного производства [Текст]: Учебник. / . 4-е изд., стер. – СПб.: Издательство «Лань», 2011. – 752 с.: ил. – (Учебники для вузов. Специальная литература). (Электронная версия – Электронно-библиотечная система издательства «Лань» http://e. /, доступная с домашнего компьютера студента или компьютера университета).

3. Белецкий, машины и оборудование [Текст]: Учебное пособие./ , И. Г.  Булгакова. 3-е изд., стер. – СПб.: Издательство «Лань», 2012. – 608 с.: ил. – (Учебники для вузов. Специальная литература). (Электронная версия – Электронно-библиотечная система издательства «Лань» http://e. /, доступная с домашнего компьютера студента или компьютера университета).

4. Дуданов, оборудование самоходных строительных машин [Текст]: Учебное пособие /  , . - Самара: СГАСУ, 2013. - 66 с.: ил.

5. Веретенников, основных параметров механического оборудования предприятий строительной индустрии [Текст]: Методические указания к практическим работам / . Самарск. гос. арх.-строит. ун-т. - Самара, 2007. -56с.

6. Веретенников, , оборудование и инструмент в строительстве [Текст]: Методические указания к лабораторным работам / . Самарск. гос. арх.-строит. ун-т. - Самара, 2006. -128с.

7. Турбин, машины [Текст]: Рабочая программа и задание на контрольную работу с методическими указаниями для студентов V курса / . Российский гос. открытый техн. ун-т путей. - Москва – 2008. -31 с.

8. Первый экскаваторный портал: [Электронный ресурс]. URL: http://excavator. ru/. (Дата обращения: 19.02.2016).

9. Носов, машин и оборудования [Текст]: Учебное пособие./ . 2-е изд., испр. и доп. – СПб.: Издательство «Лань», 2012. – 384 с.: ил. – (Учебники для вузов. Специальная литература). (Электронная версия – Электронно-библиотечная система издательства «Лань» http://e. /, доступная с домашнего компьютера студента или компьютера университета).

10. Чмиль, строительной техники. Конструкция, принцип действия, расчет [Текст]: Учебное пособие./ . – СПб.: Издательство «Лань», 2011. – 320 с.: ил. – (Учебники для вузов. Специальная литература). (Электронная версия – Электронно-библиотечная система издательства «Лань» http://e. /, доступная с домашнего компьютера студента или компьютера университета).

11. Первый экскаваторный: [Электронный ресурс]. URL: http://exkavator. ru. (Дата обращения: 20.04.2016).

12. Подъемная техника в России: [Электронный ресурс]. URL: http://tehnoverh. ru. (Дата обращения: 20.04.2016).

13. Дорожная, коммунальная техника и бетонное оборудование в России: [Электронный ресурс]. URL: http://dorkomteh. ru. (Дата обращения: 20.04.2016).