машины и оборудование. решение задач печать. Решение Определяем число циклов за час работы n 3600
 Скачать 0.78 Mb.
|
|
| | |
Волгоград 2022
Задача 1
Определить эксплуатационную производительность одноковшового экс-каватора с обратной лопатой ЭО-4122А (рис. 1) с объемом ковша 0,65 м³ при
условии работы в две смены. Коэффициент наполнения ковша Кн = 1,05;коэффициент разрыхления грунта Кр = 1,275, продолжительность поворота в забой 30,15 с, продолжительность поворота на выгрузку 20,15 с, время копания за один цикл 60,15 с
Рисунок 1 - Схема работы экскаватора с обратной лопатой
Решение
1. Определяем число циклов за час работы:
N = 3600/tц,
где tц — продолжительность одного цикла, с, tц = tк + tпов + tп.з, (с), tпов —
продолжительность поворота на выгрузку, с; tп.з — продолжительность пово-
рота в забой, с.
tц = 60,15 + 20,15 + 30,15 = 110,45;
n = 3600/110,45 = 32,59.
2. Определить эксплуатационную производительность экскаватора, м3/ч:
Пэ = n · g · Kн · Kв / Kр,
где q — объем ковша; коэффициент использования экскаватора по времени
Kв = 0,65…0,8.
Пэ = 32,59 · 0,65 · 1,05 · 0, 73 / 1,275 = 12,73.
3. Определяем эксплуатационную производительность экскаватора за две
смены:
Пэ.см. = Пэ · 16 = 12,73 · 16 = 203,68, м3.
Ответ: эксплуатационная производительность экскаватора за две смены 203 м³.
Задача 2
Определить тип и общее передаточное число многоступенчатой последовательно соединенной передачи (рис. 2). Дано: две передаточные пары ведущего и ведомого шкивов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга и соединенных между собой бесконечным ремнем, натянутым на шкивы.
Рис. 2. Передаточные пары: 1 — ведущий шкив; 2 — ведомый шкив; 3 — ре-
дуктор; 4 — ведомая звездочка; 5 — конвейерная лента
D2 = 12,15 мм; D1 = 28,15 мм; D3 = 28,15 мм; D1 = 36,15 мм.
Решение
1. Определяем тип передачи: два шкива, соединенные ремнем, — это ре-
менная передача. Определяем передаточное число каждой пары по формуле
и =D2 / D1 (1 – e),
где D1 — диаметр ведомого шкива; D2 — диаметр ведущего шкива; e =
0,01…0,002 — коэффициент упругого проскальзывания.
и1 = 12,15 / 28,15 (1 – 0,01) = 0,43; и2 = 28,15 / 36,15 (1 – 0,01) = 0,78.
2. Определяем общее передаточное число иобщ = и1 · и2 = 0,43 · 0,78 = 0,33.
3. Определяем тип передачи, проверяя условие: при и > 1 передача пони-
жающая, при и < 1 — повышающая, 0,33 < 1 — передача повышающая.
Ответ: многоступенчатая последовательно соединенная передача является повышающей с общим передаточным числом иобщ = 0,33.
Задача 3
Определить производительность смесительных машин циклического дей-
ствия (рис. 3) при объеме барабана 100,15 м³ с бункерным питателем смесителя и коэффициентом выхода смеси для бетона f = 0,68 и f = 0,8 для растворов.
Рисунок 3 - Машина смесительная
Решение
Производительности машины П = Vзам/n, м³/ч, где n — число замесов, вы-
даваемых в течение одного цикла, шт.; Vзам — объем готовой смеси в одном
замесе, м³ равный объему барабана.
1. Определяем n = 3600/tц, n = 3600/50, n = 72.
tц = t1 + t2 + t3, с, tц = 10+30+10 = 50 с.
tц — продолжительность одного цикла, с;
t1 — время загрузки. При бункерном питании смесителя t1 = 10…15 с,
t2 — время перемешивания, t2 = 30…200 с;
t3 — время разгрузки, t3 = 10…30 с.
2. Определяем производительность машины для приготовления бетона:
П = Vзам n /1000 ·fб = 100,15 · 72/1000 · 0,68 = 7,2 (м³/ч).
Определяем производительность машины для приготовления раствора:
П = Vзам n /1000 ·fр = 100,15 · 72 /1000 · 0,8 = 9,01 (м³/ч).
Ответ: производительность машины для приготовления бетона 7,2 м³/ч,
для приготовления раствора — 9,01 м³/ч.
Задача 4
Определить энергию удара свайных молотов (рис. 4) (всех видов), если известен вес ударной части Q, Н — величина рабочего хода ударной
части, м, коэффициент полезного действия η.
Рисунок 4 - Молот свайный
Решение
Для молотов простого действия энергия удара свайного молота определяется по формуле: E = Q· Н· η, кДж, η паровоздушных молотов 0,88; η для штанговых молотов 0,38; η гидравлических молотов 0,6; η для трубчатых молотов 0,6.
Дан свайный дизель-молот, вес ударной части — 100,15 кг, величина рабочего хода ударной части 2,65 м.
E = Q· Н· η = 100,15 · 2,65 · 0,88 = 233,54.
E = Q· Н· η = 100,15 · 2,65 · 0,38 = 100,85.
E = Q· Н· η = 100,15 · 2,65 · 0,6 = 159,23.
E = Q· Н· η = 100,15 · 2,65 · 0,6 = 159,23.
Ответ: энергия удара паровоздушных молотов 233,54 кДж.
энергия удара штанговых молотов 100,85 кДж.
энергия гидравлических молотов 159,23 кДж.
энергия удара трубчатых молотов 159,23 кДж.
Задача 5
Определить эксплуатационную производительность роторного траншей-
ного экскаватора (рис. 5) с частотой вращения ротора 120,15 об./мин., с числом
ковшей 24, с вместимостью ковша 3,15 л.
Рисунок 5 – Экскаватор роторный траншейный
Пример решения задачи
П = 0,06 · n · m · q ·(Kв/Kр) · Kн = 0,06 · 120,15 · 24,15 · 3,15 (0,78/1,25) · 1 = = 548,4 м³/ч,
где п — частота вращения ротора, об./мин; т — число ковшей; q — вмести-
мость ковша, л; Кн — коэффициент наполнения ковша (1); Кр — коэффициент разрыхления грунта (1,25); Кв — коэффициент использования машины по времени (0,78).
Ответ: эксплуатационная производительность роторного траншейного
экскаватора 548,4 м³/ч.
Задача 6
Определить эксплуатационную производительность скрепера (рис. 6), ес-
ли известно, что вместимость ковша g = 7,15 м³, вместимость ковша с «шапкой» Q = 9,15 м³. Дальность транспортирования L = 400,15 м. Ширина ковша b = 2,8 м, грунт разрабатывается под уклон. Грунт — супесь. Продолжительность цикла 60,15 с, коэффициент наполнения ковша Кн = 1,25; коэффициент разрыхления грунта Кр = 1,25; коэффициент использования машины по времени Кв = 1,05.
Рисунок 6 - Скрепер
Решение
1. Определяем количество циклов: n = 3600/tц = 3600/60,15 = 59,8 (цик.).
2. Определяем производительность скрепера:
Пс = n · g · Kn · Kв/Kр (м³/ч).
Пс = (59,8 · 7,15 · 1,25 · 1,05)/1,25 = 448,9 (м³/ч).
Ответ: производительность скрепера 448,9 м³/ч.
Задача 7
Определить производительность ковшового элеватора (рис. 7), предна-
значенного для транспортирования песка на высоту до Н = 10,15 м. Вмести-
мость ковшей элеватора qл = 2,55 л. Скорость движения ковшей V = 1,65 м³/с.
Рисунок 7 – Экскаватор ковшовый
Элеватор вертикальный, ленточный с глубокими ковшами, шаг ковшей 0,55 м, плотность песка γ = 1,75 т/м³.
Решение
1. Определение производительности:
П = 3,6 qл Кн γ = 3,6 · 2,55 · 0,75 · 1,75 = 12,04 (т/ч).
Ответ: производительность ковшового элеватора 12,04 т/ч.
Задача 8
Определить геометрический объем призмы волочения грунта впереди от-
вала бульдозера, если известно, что ширина отвала b = 4,35 м, высота отвала
Hо = 2,15 м, Кн = 1, Кр = 1,37, Кп = 1,27. Грунт — супесь, угол естественно-
го откоса φ=40°.
Рисунок 8 - Схема формирования призмы волочения
Решение
(м3), tg(40°) = 0.84
Vгр = (4,35 х 4,6 х 1 / 2 х 0,84 х1,37) · 1,27 = 11,04 (м³).
Ответ: геометрический объем призмы волочения грунта впереди отвала
бульдозера 11,04 м³.
Задача 9
Определить конструктивно-расчетную производительность строительной
машины непрерывного действия (ленточного транспортера) (рис. 9), если площадь ленты 2,85 м², скорость движения ленты 2,65 м/с.
Рисунок 9. Ленточный транспортер: 1 — ведущий барабан; 2 —транспортерная лента; 3 — ведомый барабан
Решение
Определяем конструктивно-расчетную производительность:
Пкр = 3600 · F· v,
где F — площадь ленты транспортера в работе; v — скорость движения ленты.
Пкр =3600 · 2,7 · 2,5 = 27,1 (м³/ч).
Ответ: конструктивно-расчетная производительность строительной ма-
шины непрерывного действия 27,1 м³/ч.
Задача 10
Определить конструктивно-расчетную производительность строительной
машины непрерывного действия (рис. 10), выдающего продукцию порциями
(раствороукладчик), если количество единиц продукции 2,55 м³, скорость
движения ленты 3,35 м/с, расстояние между порциями материала 5,15 м.
Рисунок 10 - Схема работы раствороукладчика
Пример решения задачи
Определяем конструктивно-расчетную производительность:
Пкр = 3600 · g· v / l,
где g — количество единиц продукции; v — скорость движения ленты; l —
расстояние между порциями материала.
Пкр =3600 · 2,55 · 3,35 / 5,15 = 6,327 м³/ч.
Ответ: конструктивно-расчетная производительность строительной ма-
шины непрерывного действия, выдающей продукцию порциями, 6,327 м³/ч.
Задача 11
Определить число циклов за час работы одноковшового экскаватора с об-
ратной лопатой (рис. 11), если известно, что продолжительность копания 12,15 с, продолжительность поворота на выгрузку 8,15 с, продолжительность выгрузки 4,15 с, продолжительность поворота в забое — 18,15 с.
Рисунок 11. Схема разработки траншеи экскаватором с обратной лопатой
Решение
1. Определяем общее время одного цикла
tц = tк + tпов + tп.з (с) = 12,15 + 8,15 + 18,15 = 38,45 (с),
где tц — время копания грунта; tпов — время поворота рабочего оборудова-
ния для выгрузки грунта; tп.з — время подачи рабочего оборудования в забой.
2. Определяем количество циклов за час работы:
N = 3600/ tц,
n = 3600/38,15 =93,62 = 93 (циклов).
Ответ: число циклов за час работы одноковшового экскаватора n= 93.
Задача 12
Определить эксплуатационную производительность бульдозера, м3/ч,
(рис. 12) при резании и перемещении грунта, если известно, что грунт — су-
песь, угол естественного откоса φ 20о. Длина отвала b = 3,35 м, высота отвала h = 1,45 м, коэффициент наполнения ковшей Кн равен 1, коэффициент разрыхления Кр равен 1,37. Время одного цикла — 43,15 с, а коэффициент использования машины Кв = 0,9; lп = 50,15 м. Средняя скорость движения — 5,15 км/ч.
Рисунок 12 - Призма волочения бульдозера
Решение
1. Определяем геометрический объем призмы волочения грунта (в плот-
ном теле) впереди отвала:
Vгр=
(м³), Vгр = 
х 0,749 = 2,265 (м³),где b и H — длина и высота отвала; φ — угол естественного откоса
(20о…50о),
Кн = 1; Кр = 1,37;
Кп — коэффициент, учитывающий потери грунта;
Кп = 1 – (0,005lп)= 1 – (0,005 х 50,15) = 0,749,
где lп — длина участка перемещения грунта, м;
lр — длина участка резания грунта, 15 м;
lо — длина участка обратного хода, 12 м.
Рис. 12
2. Определяем количество циклов n = 3600/Тц, где Тц — время одного
цикла:
Тц = t1 + t2 + t3 + t4 = 15/5 + 50,15/5 +12/5 + 30 = 45,43 = 45 (с),
где t1 — время резания грунта t1 = lр/v1; (lр — длина участка резания грунта, м; v1 — скорость движения бульдозера); t2 — время перемещения грунта отва-
лом, t2 = lп /v2; lп — длина участка перемещения грунта, м; v2 — скорость дви-
жения груженого бульдозера, м/с); t3 — время холостого хода, t3 = lо/v3 (lо —
длина участка обратного хода, равна lр + lп, м; v3 — скорость холостого хода);
t4 — дополнительные затраты времени (опускание и подъем отвала, разворо-
ты, маневрирование и т. п.), 30 с.
n = 3600 / 45 = 80 (циклов).
2. Определяем производительность бульдозера:
Пт = (0,5Vгр)n (м³/ч),
Пт = (0,5 х 2,265) х 80 = 90,6 (м³/ч),
Пэ = 3600Vгр · Кв/tц, (м³/ч),
Lо = lр + lп (м),
F = bc (м²),
где F — площадь срезаемого слоя грунта, м²; с — средняя толщина срезаемо-
го слоя, м.
Скорость резания грунта бульдозерами 2,5…4,5 км/ч; скорость переме-
щения грунта — 4,5…6 км/ч; время переключения передач t4, с; tп = 15…20 с.
Ответ: производительность бульдозера 90,6 м³/ч.
Задача 13
Определить часовую производительность бетоносмесителя непрерывного
действия (рис. 13) с диаметром лопастей смесителя d=0,75 м; коэффициент
наполнения сечения корпуса смесителя Kн = 0,28 – 0,34; Vпр = 1,15 м/с.
Рисунок 13 - Бетоносмеситель
Решение
1. Определяем среднюю площадь поперечного сечения потока смеси в
корпусе смесителя:
S = Kн π·d2 / 4 = (0,31 х 3,14 х 0,75 · 0,75) / 4 = 0,136 м².
2. Определить часовую производительность П = 3600SV,
где V — скорость движения смеси в направлении продольной оси корпуса
смесителя, с.
П = 3600 · 0,136 · 1,15 = 563,04=563 м³/ч.
Ответ: часовая техническая производительность бетоносмесителя непре-
рывного действия 563 м³/ч.
Задача 14
Подобрать 4-ветвевой строп (рис. 14) для подъема плит перекрытий массой
до 5,85 т. Необходимые для расчета размеры: а = 2,75 м, b = 5,75 м, hс = 1,65 м.
Рисунок 14 – Стропы подъёмника
Решение
1 Определяем длину стропа L =13.72 м,
= 
= 13,72 (м)Определяем угол между стропами и вертикалью α:
tgα = С/2hс = 6,37/2 х 1,65 = 1,93=2, α = 40.
2 Определяем усилие ветви стропа:
S = G•g/(k•n•cosα), где: S — Натяжение ветви стропа. H (кгс), G – Вес груза. H (кгс), g – ускорение свободного падения (g=9,8 м/с2 ), n – Число ветвей стропа. α – угол наклона ветви стропа (в градусах). Заменив для простоты расчета 1/cosα коэффициентом m, получим S = m•G•g/(k•n), где: m – коэффициент, зависящий от угла наклона ветви к вертикали при α = 40º - m = 1,305.
S = 1,305 х 5850 х 9,8 / 0,75 х 4 = 24938,5 Н ≈ 25 кН
3 Определяем разрывное усилие в стропе при К3 = 6:
Sр = К3 · S = 6 х 25 = 150 (кН).
Ответ: четырехветвевой строп с длиной стропа 13,72 м и разрывным уси-
лием в стропе 25 кН.
Задача 15
Определить параметры для крана (рис. 15) при монтаже фундаментных
блоков размером 500 х 600 х 1200 (мм), вес — 1,65 т; отмостка — 0,75 м; срезка
растительного грунта 0,35; пролет 6,15 м; масса такелажной оснастки 0,345 т;
глубина выемки 1,35 м; m = 0,5; верх фундамента 1,95 м.
Рисунок 15 – Схема укладки краном фундаментных блоков
Решение
1.Определяем высоту подъема крюка:
Нкр = ho + hз + hэ + hc (м)
где ho — расстояние от уровня стоянки крана до опоры монтажного элемен-
та; ho = Hв.ф.+Hотм+Hср = 1,95 + 0,75 + 0,35 + 4 = 7,05 (м); Hв.ф — отметка верха фундамента; Hотм — отметка отмостки; Hср — толщина срезки грунта, равна 0,35 м; hз — запас по высоте, необходимый для установки элемента, принимаемый от 0,5 до 2 м; hэ — запас по высоте, необходимый для установки элемента, принимаемый от 0,5 до 2 м; hc — высота строповки, м, при монтаже фундамента принимается равной 4.
Нкр = 7,05 + 0,5 + 0,75 + 4 = 12,3 (м).
2. Определяем высоту подъема стрелы:
Нст = Нкр · hп, (м) Нст = 12,3 + 2 = 14,2 (м),
где hп — высота полиспаста в максимально растянутом положении, равна 2 м.
3. Определяем требуемый вылет стрелы:
lст = а+b+с+0,2+d = 1,5 + 1 + (0,5 · 1,35) + 0,2 + 0,5 = 3,875 (м),
где а — расстояние от оси вращения крана до оси поворота стрелы, равно
1,5 м; b — расстояние от откоса котлована, 1 м; с = mНт(к) — величина отко-
са; где m — показатель крутизны откоса; Нт(к) — глубина выемки; d — рас-
стояние от центра тяжести по приближению к стреле крана монтажного эле-
мента (половина ширины или ширины элемента, м).
4. Определяем требуемый вылет стрелы для зданий с внутренними стенами:
lст = а + b + с + 0,2 + d + К = 3,875 + 6,15 = 10,025 (м),
где К = 6,15 — расстояние между внутренней и наружной стеной, м.
5. Определяем длину стрелы: lстр =
Lстр=
= 15,29 (м), где hш — расстояние от уровня стоянки крана до шарнира пяты стрелы, 1,5 м.
6. Определяем требуемую грузоподъемность крана:
Q = qэ + qт = 1,65 + 0,345 = 1,995 (т),
где qэ — масса элемента, т; qт — масса такелажной оснастки, т.
Ответ: необходимо подбирать кран с параметрами не менее: высота подъема стрелы 14,2 м; длина стрелы 15,29 м; грузоподъемность крана 1,995 т.
Задача 16
Определить параметры для крана при монтаже плит перекрытия размером
6500 х 3000 х 220 (мм); вес 2,95 т; срезка растительного грунта 0,35; пролет
6,65 м; масса такелажной оснастки 0,345 т; верх стены 4,95 м; высота балки
220,15 мм.
Рис. 16. Схема башенного крана
Решение
1. Определяем высоту подъема крюка:
Нкр = ho + hз + hэ + hc. = 5,52 + 0,5 + 0,22 + 3 = 9,24 (м).
Расстояние от уровня строповки крана до опоры монтажного элемента
при монтаже плит перекрытия
h0 =Hв.стены.+Hбалки, фермы +Hср = 4,95 + 0,22 + 0,35 = 5,52 (м),
где hз — запас по высоте, необходимый для установки элемента, принимае-
мый от 0,5 до 2 м; hэ — высота элемента в положении подъема; hc — высота
строповки, м, при монтаже фундамента принимается равной 3.
2. Определяем высоту подъема стрелы крана:
Нст = Нкр + hп = 9,24 + 2 = 11,94 (м),
где hп — высота полиспаста в максимально растянутом положении, 2 м.
3. Определяем минимальный требуемый вылет стрелы крана (без гуська):
Lст.min =
; Lст.min=
+1,5=9,8 (м) =10 (м).где d — половина длины плиты покрытия, м; е — половина толщины стрелы
на уровне верха монтируемого элемента, равна 0,25 м; hш — расстояние от
уровня стоянки крана до шарнира пяты стрелы 1,5 м, а расстояние от оси
вращения крана до оси поворота стрелы 1,5 м.
4. Определяем требуемый вылет стрелы:
lст =
; lст =
= 10,16 = 10 (м)где lп — пролет здания, м; lп.п — ширина плиты покрытия.
5. Определяем длину стрелы крана:
lстр =
; lстр =
= 15,9 (м) = 16 (м)6. Определяем требуемую грузоподъемность крана:
Q= qэ+qт = 2,95 + 0,345 = 3,295 = 3 (т),
где qэ — масса элемента, т; qт — масса такелажной оснастки, т.
Ответ: необходимо подбирать кран с параметрами не менее: высота подъема стрелы: 11,94 м; длина стрелы: 15,9 м; грузоподъемность крана 3 т.