Kraków 24.04.2016

Młodawska Agata

Sem.VI

Rok akadem. 2015/16

Technologia Robót Budowlanych

Cwiczenie projektowe nr 1 (roboty ziemne)

Nr tematu: 2

1. Zaprojektować zestaw maszyn do wykonania wykopu szerokoprzestrzennego

Dane:

• długość wykopu: 85m.,

• szerokość wykopu: 47m.,

• głębokość wykopu: 1.65m.,

• kategoria gruntu: II

• odległość transportu: 4.2m,

• rodzaj koparki: koparka podsiębierna o pojm. łyżki q=0.8m³

• nośność użytych samochodów: N =10 - 12ton

• cena najmu koparki c_k = 135 pln netto/h¹

• cena najmu samochodu c_s = 80 pln netto/h¹

Zakres karty technologicznej:

2. Identyfikacja procesu, podział procesu na operacje, określenie parametrów technicznych charakteryzujących dane operacje

3. Dobór zestawu maszyn spełniających wymagania technologiczne poszczególnych operacji; obliczenie wydajności, czasu i kosztu pracy zestawu maszyn.

4. Wnioski

5. Literatura

6. Załączniki: Schemat pracy maszyn, parametry maszyn.

2. Identyfikacja procesu technologicznego

Celem projektu jest dobór odpowiedniego zestawu maszyn do wykonania wkopu szerokoprzestrzennego o wymiarach dna 85×47×1,65m.

3. Dobór zestawu maszyn spełniających wymagania technologiczne poszczególnych operacji

3.1 Obliczeniowa objętość wykopu metodą Simpson’a

V =
m²
m²

= m²

V – objętość wykopu, m³
h – głębokość wykopu m

F₁ – powierzchnia górna wykopu m²

F₂ – powierzchnia dolna wykopu m²

F₀ – powierzchnia przekroju środkowego równoległego do F₁ i F₂ m²

a, b, c, d – wymiary wykopu m

Dane do obliczeń: c =47 m

d = 85 m

h = 1,65

Z tablicy 3.10² Bezpieczne nachylenie skarp wykopów w zależności od głębokości wykopu, obciążenia skarpy i kategorii grunt.

a = c + 2 × l = 47 + 2 × 1.65 = 50.3m

b = d + 2 × l = 85 + 2 × 1.65 = 88.3m

m² = 49 × 87 = 4441.49m²

m² = 47 × 85 = 3995m²

= m² = 4215.52m²

V =

3.2 Dobór zestawu maszyn spełniających wymagania technologiczne poszczególnych operacji

- koparka: Komatsu PC138us-10 z wysięgnikiem dwuczęściowym 2,5m ² – pkt. 6, zał.1

- wóz odstawczy: Kamaz 53605 4x2³

3.3 Obliczenie wydajności, czasu i kosztu pracy zestawu maszyn

Parametry katalogowe koparki Komatsu PC138us-10:

• Maksymalny zasięg kopania:

• Średni kąt obrotu nadwozia:

• Długość skarpy:

• Długość podwozia:

• Średni kąt obrotu do samochodu:

Ustalenie wymiarów wykopu:

Maksymalna szerokość pojedynczego rozkopu b:

Maksymalna szerokość dna pojedynczego rozkopu c:

Maksymalna odległość pomiędzy kolejnymi stanowiskami koparki a

3.4 Obliczenie wydajności eksploatacyjnej koparki jednonaczyniowej

Q = 0.79 m³ – pojemność geometryczna łyżki

t_{(I, 0,79m3)} = 21.16 s – czas cyklu roboczego koparki (Tab. 3.14¹)

t_{(II, 0.79m3)} = 21.16/S_t = 21.16/0.95 = 22.27 s – czas cyklu roboczego w gruncie kat. II

t_n = 0.3 × t = 0.3 × 17.8 s = 6.68 s – czas odspajania gruntu i napełniania łyżki

t_o = 0.6 × t = 0.6 × 22.27 s = 13.36 s - czas obrotu nadwozia do miejsca wyładunku urobku z podniesieniem łyżki do poziomu

t_w = 0.1 × t = 0.1 × 22.27 s = 2.23 s – czas wyładowania naczynia roboczego

S_s = 1/S_p = 1/1.15 = 0.87 – współczynnik spoistości gruntu (Tab. 3.1¹)

S_n = 0.80 – współczynnik napełnienia łyżki (Tab. 3.13¹)

S_w=0.7 – współczynnik wykorzystania czasu pracy (Tab. 3.12¹)

n = 60/ t = 60/22.27=2.69 cykli/min – liczba cykli roboczych na minutę

W_k = 60 × n × Q × S_n × S_s × S_w m³/h

Wk = 60 × 2.69 × 0.79 × 0.80 × 0.87 × 0.7 = 62.12 m³/h

T = 6957.12/62.12 = 112 h - 14 zmian roboczych – czas pracy koparki

Zmiana robocza = 8 h

3.5 Obliczenie transportu

Ze względu na kryterium doboru zestawu maszyn dobrano ciągłość pracy koparki.

P_jt - Objętości ziemi jaką pomieści jeden samochód – pojemność użytkowa jaką pomieści jednostka transportowa. [m³]

nośność zastosowanego samochodu 11 800 [kg]

gęstość objętościowa gruntu 1 100 [kg/m³]

współczynnik spoistości gruntu - odwrotność współczynnika spulchnienia Sp = 1.15

n_c - liczba łyżek

Sn - współczynnik napełniania łyżki 0.8 (Tab. 1.13¹)

q – pojemność łyżki 0.79 m³

t_z – czas załadunku jednostki transportowej

t – czas pracy koparki 22.27 s

S_w1 – współczynnik wykorzystania czasu pracy koparki 0.92 (Tab. 3.14¹)

n_j – liczba jednostek transportowych

k – współczynnik zwiększający mechanizację kompleksową k = 1.1

T_j – czas trwania cyklu pracy jednostki transportowej

[s]

Gdzie :

n_j – liczba jednostek transportowych

k – współczynnik zwiększający mechanizację kompleksową k = 1.1

T_j – czas trwania cyklu pracy jednostki transportowej

t_z – czas załadunku 363 s

tj – czas jazdy z ładunkiem tj = L/Vśr = 4.2 km/40 km/h = 0.105h ->0.105 × 3600 = 378 s

tp – czas powrotu tp = L/Vśr = 4.2 km/40 km/h = 0.105h ->0.105 × 3600 = 378 s

tw- czas wyładunku 50 s

tm - czas manewrowania 50 s

3.6 Koszt najmu maszyn

C = (c_k + c_s × n_j) × T

C – całkowity koszt najmu maszyn do wykonania wykopu

c_k – koszt najmu koparki – 135 pln nett/h

c_s – koszt najmu samochodu – 80 pln netto/h

n_j – liczba jednostek transportowych - 5

C = (135 + 80 × 4) × 128 = 58 240 pln netto.

4. Wnioski

Koparka Komatsu PC138us-10 pracuje w cyklu ciągłym, bez przerw. Planowany czas wykonywania prac to ok. 14 dni roboczych. W celu zmniejszenia czasu wykonywania wykopów zaleca się wykorzystanie koparki o większej pojemności łyżki, bądź użycie kilku koparek równolegle.

Koszty najmu koparki PC138us-10 i czterech wozów odstawczych Kamaz 53605 4x2 to 455pln netto/h. W celu zmniejszenia kosztów najmu maszyn zaleca się optymalizację ładowności wywrotek. Przykładowo użycie trzech wywrotek Kamaz 53605 4x2 o ładowności 11.8 toni i jednej mniejszej, o niższym koszcie najmu.

5. Literatura:

1. http://home.agh.edu.pl/~aradziej/

2. http://komatsupoland.pl

3. http://kamazpolska.pl

6. Załączniki

Zał. 1 – Specyfikacja koparki Komatsu PC138us-10²,

Zał. 2 – Schemat pracy maszyn,

Zał. 3 – Parametry maszyn

7