Выбор оптимальных решений в области механизации строительства

Размещено на http://allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра СДМ

Курсовая работа

Дисциплина: Комплексная механизация строительства

Тема: ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ В ОБЛАСТИ МЕХАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА

190205.65.КМС.02.КР.00.000.ПЗ

Выполнил:

Студент группы СДМ-09-01П.В. Галямин

Проверил:

К.Т.Н., доцент С.А. Зеньков

Братск 2013



1. ВЫБОР ТИПА СКРЕПЕРОВ И ФОРМИРОВАНИЕ РАБОЧИХ ОТРЯДОВ «СКРЕПЕРЫ-ТОЛКАЧ» ДЛЯ ЗАДАННЫХ УСЛОВИЙ РАБОТЫ

1.1 Постановка задачи и исходные данные

Закрепить знания о возможных областях применения прицепных и самоходных скреперов и приобрести практические навыки для решения конкретных задач по оптимальному подбору скреперов и формированию отрядов «скреперы-толкач» для работы в заданных условиях эксплуатации.

Таблица 1.1

Исходные данные

№	Участок набора	Путь транспортирования
	Тип грунта	Объемный вес , т/м 3	Длина в одном направленииLтр м	Поверхность	Максимальный уклон i
1	2	3	4	5	6
2	СуглинокII категории	1,75	200	Суглинок естественной влажности	0,12

1.2 Условия выполнения работ скреперами

При выборе типов скреперов т организации их работы предполагается следующее:

1) Скреперы выполняют типичную работу: набор грунта в ковш, транспортирование его на заданное расстояние L_тр и отсыпка слоем максимально возможной толщины;

2) Набор грунта в ковш на участке набора производится с использова-нием толкача (в качестве толкачей используются серийно выпускаемые бульдозеры соответствующего тягового класса);

3) Самозагружающиеся скреперы (с элеваторной загрузкой, двухмоторные) применения толкачей не требуют;

4) Объем работ на строительном объекте достаточно большой и не ограничивает количество используемых скреперов;

5) Имеется возможность свободного выбора скреперов различных марок в пределах, перечисленных в табл. 1.2 - 1.8 [1, стр. 6].

1.3 Методика выполнения работы

Для заданных дальностей транспортировки L_тр и характеристик транспортных путей f, iвыбирается рациональный тип скрепера (по способу передвижения и загрузки): прицепной, полуприцепной, самоходный, двухмоторный, с элеваторной загрузкой.

Коэффициент сопротивления движению f может быть принят по графикам рис. 1.2 [1, стр. 14].

Принимая во внимание, что тип грунта на участке набора мягкая глина II категории определим по графику рис. 1.2 коэффициент сопротивления движению f, который будет равен 0,06. Выбираем рациональный тип скрепера, который является самоходный двухмоторный и с мотор-колесами.

Для выбранного типа скрепера по табл. 1.2 - 1.8 [1, стр. 6] намечается несколько вариантов типоразмеров скреперов с различной емкостью ковша, обеспечивающих выполнение работы с различной производительностью.

Таблица 1.2

Техноко-эксплуатационные характеристики скреперов

Номер варианта	Тип скреперов для сопоставления
	Марка	Емкость геометрическая q, м 3	Бульдозер-толкач
1	ДЗ-172.1	8,8 (11)	ДЗ-27 (Д-532)
2	ДЗ-77А	8,8	ДЗ-27 (Д-532)
3	ДЗ-77-2	8,0	ДЗ-27 (Д-532)

Время рабочего цикла скрепера Т_ц(с):



где t₁- время набора грунта (загрузка ковша), с;

t₂ - время движения груженного скрепера, с;

t₃- время разгрузка, с;

t₄- время движения порожнего скрепера, с;

t₅- время на повороты, переключения передач, принимается по табл. 1.10 [1, стр. 14].

t_5ДЗ-172.1 = t_{5 ДЗ-77А} = 80c., t_{5 ДЗ-77-2} = 60 c.

Время набора грунта t₁(с):

где L_НАБ - длина пути набора грунта в ковш, м;

V_НАБ - скорость движения скрепера при наборе (загрузке), км/ч.

Длина пути L_НАБ принимается равной 20…40 м (большие значения соответствуют глинистым грунтам II категории, а также песчаным и лессовым грунтам). Принимаем L_НАБ для ДЗ-172.1 и ДЗ-77А - 40 м, для ДЗ-77-2 - 35 м, т.к. емкость qу него меньше и, соответственно, чтоб набрать полный ковш ему потребуется пройти меньшее расстояние.

Скорость движения скрепера табличные значения.

Время разгрузки скрепера t₃ (с):

где L_РАЗГ - длина разгрузки скрепера, м, принимается по табл. 1.11 [1, стр. 15] для МоАЗ и САТ 615С - 12 с, САТ 621С - 14 с.

V_РАЗГ - скорость движения скрепера, км/ч.

Время движения груженного скрепера t₂ (с):

(1.4)

Время движения порожнего скрепера t₄ (с):

где L_ТР - дальность транспортирования берется из индивидуального задания, м;

V_ГР - скорость движения груженного скрепера, км/ч;

V_ПОР - скорость движения порожнего скрепера, км/ч.

Скорости V_ГР и V_ПОР (км/ч):

где V_ГР^MAX - максимальная скорость груженого скрепера, км/ч;

V_ПОР^MAX - максимальная скорость порожнего скрепера, км/ч;

k_V- коэффициент, учитывающий потерю скорости с увеличением сопротивления движению и уклонов транспортных путей.

k_Vвыбирается по графикам рис. 1.3 [1, стр. 16] в зависимости от f±iи характера движения (с грузом или порожним ходом).K_V = 0,53.

Таблица 1.3

Цикл скрепера, количество скреперов на один толкач

Показатели	Сопоставление скреперов
Цикл скреперов	Время набора t1(с)	49,7	49,7	43,4
	Время груженого хода t2 (с)	156,5	211,8	211,8
	Время разгрузки t3(с)	36	36	36
	Время порожнего хода t4 (с)	113,2	180	180
	Время поворота t5 (с)	80	80	60
	Время цикла TЦ (с)	435,4	557,5	531,2
Количество скреперов на один толкач, m	2	2	3

Требуемое количество скреперов на один толкач назначается по рекомендации ЕНиР[1, стр. 17, табл. 1.13].

Общая техническая производительность П_техн (м ³/ч) отряда скреперов:

где q- емкость «с шапкой» ковша скрепера, м ³;

h- количество циклов одного скрепера за час работы,

h = 3600/T_ц

Эксплуатационная сменная производительность (м ³/ч):

где k_в - коэффициент использования рабочего времени отряда машин в течении смены, равный 0,4 … 0,5.

Определяем эксплуатационные затраты на разработку и транспортирова-ние на заданное расстояние 1 м ³ грунта отрядом скреперов с толкачом (себе-стоимости единицы продукции С_еруб/м ³).

где С_м.см^общ - общая себестоимость машино-смены отряда скреперов и толкача (эксплуатационные расходы за смену), руб/см.

где С_м.см^скр - стоимость машино-смены одного скрепера, руб/см;

m - количество скреперов на один толкач;

С_м.см^т - стоимость машино-сменыодного толкача, руб/см.

Таблица 1.4

Показатели	Сопоставляемые скреперы
	ДЗ-172.1	ДЗ-77А	ДЗ-77-2
Производи-тельность	Количество скреперов в отряде	2	2	3
	Количество циклов одного скрепера за 1ч	9	7	7
	Техническая производительность отряда, м3/ч	187	114	163
	Эксплуатационнаяпроизводи-тельность отряда, м 3/см	748,6	469,04	669,12
Эксплуатационные затраты	Расходы скреперного оборудования на 1 смену работы, руб/см	4200	3900	3900
	Общие расходы на 1 смену работы с учетом толкача, руб/см	8400	11600	15500
	Себестоимость единицы продукции, руб/м 3	11,22	24,73	23,16

Исходя из проведенных расчетов можно сделать вывод, что оптимальным вариантом типа скрепера и сформированным отрядом для заданных условий работы является скрепер производителя ДЗмарки 172.1, т.к. эксплуатационные затраты на разработку и транспортирование на заданное расстояние 1 м ³ грунта отрядом скреперов с толкачом (себестоимости единицы продукции, руб/м ³) будут наименьшими по сравнению с конкурентами.



2. ОПТИМИЗАЦИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПРИ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ ДОРОЖНЫХ РАБОТ

2.1 Постановка задачи и исходные данные

Дорожно-строительное управление ведёт строительство пяти автомобильных дорог, для которых поставляется песчано-гравийная смесь из четырёх карьеров местных строительных материалов. Карьеры, которые впоследствии будут называться ПОСТАВЩИКАМИ продукции, и обозначаться буквой К_i (где i- номер карьера) способны в сутки поставить объём песчано-гравийной смеси не более . Дороги, которые обозначим буквой Д_j (где j- номер дороги) и назовём ПОТРЕБИТЕЛИ, требуют поставки W_jпесчано-гравийной смеси. Имеет место ограничение T:

где n - число карьеров;

m - число дорог.

Расстояние между соответствующими карьерами и дорогами известно и обозначено буквой L_ij- расстояние от i карьера до j дороги. Между отдельными карьерами и дорогами, конкретно указанными в задании, отсутствуют подъездные пути и поставка этим дорогам груза из данного карьера невозможна.

Требуется определить оптимальное распределение объёмов песчано-гравийной смеси между потребителями с учётом имеющихся ограничений, исходя из минимальных затрат транспортной работы, выраженной в (т H км).

Расстояние между карьерами и строящимися дорогами L_ij(км) приведено в табл. 2.1[1, стр. 21].

Отсутствие подъездных путей между конкретными дорогами и карьерами указано в табл. 2.2[1, стр. 21].

Объём поставок V_i и потребления W_j песчано-гравийной смеси указан в табл. 2.2[1, стр. 21].

Таблица 2.1

Расстояние между карьерами и строящимися дорогами L_ij (км)

Поставщики	Потребители
	Д1	Д2	Д3	Д4	Д5
К1	8	12	7	9	17
К2	12	10	11	14	20
К3	15	14	19	16	19
К4	23	11	14	18	20

Таблица 2.2

Объем поставки V_iи потребления W_jпесчано-гравийной смеси (т)

Вар.№	Поставщики	Потребители	Отсутствует подъездной путь между К и Д
	К1	К2	К3	К4	Д1	Д2	Д3	Д4	Д5
10	100	600	600	200	400	100	600	400	100	К1	Д1

2.2 Определение объема поставок и объема потребления

Объем поставок (т):

Объем потребления (т):

Имеет место неравенство:

2.2 Построение начального плана

Из условия решаемой задачи известно о превышении объёма потребляемого груза над поставляемым (пункт 2.2) и отсутствии дороги между карьером К₁ и дорогой Д₁. Тогда исходная матрица может быть записана в виде табл. 2.3.

Таблица 2.3

Исходная матрица

Потребители	Поставщики	Потребность в грузе, т
	К1	К2	К3	К4	КФ
Д1	80	12	15	23	0	400
Д2	12	10	14	11	0	100
Д3	7	11	19	14	0	600
Д4	9	14	16	18	0	400
Д5	17	20	19	20	0	100
Наличие груза, т	100	600	600	200	100	1600

В рассматриваемой таблице расстояние L₁₁ выбирается значительно большим, чем действительное, с целью выполнения условия “а” [1] L₁₁. Поскольку объём потребляемого груза превосходит объём поставки, то в соответствии с правилом “в” [1, стр. 23] введём в матрицу (табл. 2.3) столбец фиктивного поставщика К_Фс объёмом поставки V_Ф, равным:



Расстояние от К_Ф до всех потребителей примем равным нулю. После проведённых преобразований план имеет сбалансированный (закрытый) вид. Проведём его решение методом потенциалов.

Составим табл. 2.4, отличающуюся от табл. 2.3 тем, что в неё введены вспомогательные строка и столбец.

Таблица 2.4

Матрица со вспомогательной строкой и столбцом

Потребители	Вспомога-тельная строка, V	Поставщики	Количество потребляемого материала
		К1	К2	К3	К4	КФ
		Вспомогательный столбец, U
Д1		80	12	15	23	0	400
Д2		12	10	14	11	0	100
Д3		7	11	19	14	0	600
Д4		9	14	16	18	0	400
Д5		17	20	19	20	0	100
Количество поставляемо-го материала		100	600	600	200	100	1600

Проведём последовательное закрепление потребителей за поставщиками способом двойного предпочтения. Вначале выбираем и отмечаем наименьшее расстояние в каждой строке. Затем то - же самое делаем по столбцам. Клетку, имеющую две отметки, загружаем, т.е. записываем в неё количество груза в первую очередь. Затем загружаем клетки с меньшими расстояниями, отмеченные один раз. Нераспределённый груз записывают в неотмеченные клетки, расположенные на пересечении неудовлетворённой строки и столбца. Количество груза, помещаемого в каждую клетку, определяется наименьшей величиной груза у соответствующего поставщика или потребностью в грузе соответствующего потребителя.

Таблица 2.5

Базисный план

Потребители	Вспомогательная строка, V	Поставщики	Количество потребляемого материала
		К1	К2	К3	К4	КФ
		Вспомогательный столбец, U
		U1 = 0	U2 = -4	U3 = -7	U4 = -7	UФ = 17
Д1	V1 = 8	8	12 200	15 200	23	0	400
Д2	V2 = 18	1	100	14 *	11 * 100	0	100
Д3	V3 = 7	7 100	11 400	19	14 100	0	600
Д4	V4 = 9	9	14	16 400	18	00	400
Д5	V5 = 17	17	20	19	20	0 100	100
Количество поставляемо-го материала		100	600	600	200	100	1600

Клетки, в которых поставлено количество груза, называются загруженными. После окончания распределения подсчитываем общий объём транспортных затрат (т H км), по формуле:

где g_ij- наличие груза в загруженной клетке, т;

L_ij- расстояние от iкарьера да jдороги, км.

Допустим, что указанные выше операции привели матрицу (табл. 2.4) к следующему виду (табл. 2.5), который назовём базисным планом.

Однако распределение, приведённое в табл. 2.5, ещё нельзя назвать оптимальным. Для проверки оптимальности полученного первоначального распределения находят специальные вспомогательные показатели строк V и столбцов U, называемые потенциалами.

2.3 Проверка оптимальности полученного распределения

Определение потенциалов осуществляется по следующим правилам:

-Для каждой загруженной клетки разность между соответствующими этой клетке потенциалами должна быть равна указанному в ней расстоянию, т.е.

-Для одного из столбцов (поставщиков) принимают потенциал = 0. При этом целесообразно приравнять к нулю потенциал того столбца, в котором имеется загруженная клетка с наибольшим расстоянием. Остальные потенциалы определяются по загруженным клеткам, исходя из следующих зависимостей:

Для столбцов:



Для строк:

-Для определения всех потенциалов строк и столбцов в матрице необходимо соблюдение правила:

где N- число загруженных клеток;

m-число дорог;

n-число карьеров.

Согласно табл. 2.5 N = 7, m = 5, n = 5, тогда имеет место равенство:

В этом случае необходимо искусственно загрузить недостающее число клеток матрицы (в данном случае две), для чего в них записывается 0, и в последующих расчётах оперировать этой клеткой как загруженной. Наличие клетки с нулевой загрузкой не повлияет на сбалансированность матрицы с точки зрения равенства поставляемого и потребляемого груза. Нулевую загрузку следует ставить в клетку, лежащую на пересечении строки или столбца, не имеющих потенциалов, со строкой или столбцом, для которых потенциалы уже определены.

После определения потенциалов рассматривают все незагруженные клетки и среди них отыскивают такие, для которых разность между соответствующими им потенциалами будет больше расстояния, указанного в этой клетке, т.е.



Для каждой клетки определяют число:

Значения в случае их наличия, проставляются в нижнем левом углу соответствующих клеток. Наличие свидетельствует, что принятое нами в табл. 2.5 распределение не является оптимальным и его можно улучшить, т.е. найти оптимальный вариант поставки груза.

В результате произведённых операций я определил значения d₄₂ = -1, следовательно, распределение, полученное в табл. 2.5 является оптимальным.



3. ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ МАРШРУТОВ ПЕРЕВОЗОК СТРОИТЕЛЬНЫХ ГРУЗОВ И КОМПЛЕКТОВАНИЕ ЗВЕНЬЕВ «ЭКСКАВАТОР-САМОСВАЛ» НА СТРОИТЕЛЬСТВЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

3.1 Постановка задачи и исходные данные

Работа ставит своей целью выбор рациональных маршрутов перевозки грузов при максимальном коэффициенте использования пробега автомобилей, определение количества и вида экскаваторов и самосвалов, необходимых для перевозки указанного объёма строительных материалов.

Дорожно-строительному управлению (ДСУ) поставлена задача по перевозке и укладке в тело дороги объёмов материалов от поставщиков к потребителям, определённым в главе 2 из расчёта выполнения указанного объёма за одну смену. ДСУ выполняет работы методом организации комплексных механизированных звеньев (бригад). Требуется определить:

-Количество и вид автосамосвалов, применяемых для перевозки материалов;

-Оптимальные маршруты перевозок;

-Количество и вид экскаваторов для разработки и погрузки материала в карьерах.

Работа комплексных механизированных звеньев должна быть организована с минимальными непроизводительными потерями времени.

Исходными данными являются:

-Объёмы и расстояния перевозок материалов берутся в соответствии с данными, полученными в результате выполнения работы в главе 2 при условии, что указанные работы должны быть выполнены в течение одной смены.

-Средние технические скорости движения автосамосвалов ЗИЛ-4362МО, МАЗ-55513, КРАЗ-6510 по дорогам с разным типом покрытий приведены в табл. 3.1. Вид покрытия выбирается в соответствии с номером дороги, указанным в матрице главы 2.

Таблица 3.1

Вид покрытия дороги	Дальность возки, км
	0,5	1,0	2,0
Д1	Асфальт, бетон, сборные ж/б изделия	24	30	42
Д2	Щебеночные и гравийные	22	26	36
Д3	Булыжная мостовая	19	24	32
Д4	Грунтовые дороги	18	20	30
Д5	Асфальт, бетон, сборные ж/б изделия	24	30	42

Соотношения емкости ковша экскаватора с грузоподъемностью приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Марка автомобиля	Грузоподъемность, т	Емкость кузова, м 3	Емкость ковша экскаватора, м 3	Ориентировочное число ковшей грунта	Погрузочная высота, м	Стоимость маш-ч, эксплуатации, руб.
ЗИЛ-4362МО	4,5	3,0	0,5…0,8	5-3	2,00	2,00
МАЗ-55513	8,4	5,5	1,0…1,5	6-4	2,15	2,15
КРАЗ-6510	15	8,0	1,5…3,0	6-3	2,64	2,64

-Нормы продолжительности просто автомобиля - самосвала под погрузкой и разгрузкой сыпучих материалов приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Грузоподъемность автомобиля, т	Простои под погрузкой, ч	Простои при разгрузке, ч
	Экскаватор с ковшом емкостью
	до 1,0 м 3	от 1,0 до 2,0 м 3
2,25…4,00	0,03…0,07	0,03…0,05	0,025…0,04
4,00…7,00	0,08…0,12	0,05…0,07	0,03…0,05
7,00…10,00	0,17…0,20	0,06…0,08	0,05…0,10
10,00…12,00	0,20…0,25	0,08…0,12	0,05…0,15

Примечание. Вторые цифры в табл. 3.3 показывают требуемое время для погрузки влажных и липких грунтов.

-Технические характеристики экскаваторов, применяемых на погрузочно-разгрузочных работах, приведены в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Параметры	Колесные	Гусеничные
	ЕК-12	ЕК-14	ЭО-4121 А-1	ЕТ-16	ЕТ-18	ЕТ-26
Емкость ковша, м 3	0,65	0,8	0,8	0,65	1,0	1,11
Высота выгрузки, м	6,4	5,72	6,1	5,52	6,0	6,52
Мощность двигателя, л.с.	80	103	90	103	103	176
Эксплуатационная производи-тельность при погрузке грунта IIIкатегории ПЭ, м 3/ч	74,3	76,2	74,1	67,5	92,6	105

3.2 Порядок выполнения работы

Определим эксплуатационную производительность автомобиля на каждом из участков перевозок:

где- время нахождения автомобиля в наряде, ч (Т = 8,2 ч);

V-средняя техническая скорость, км/ч;

- коэффициент полезного действия пробега (отношение пробега с грузом к общему пробегу) примем равным 0,5;

Q-грузоподъёмность транспортного средства, т;

- коэффициент использования грузоподъёмности (для грунтов = 1);

- среднее расстояние пробега автомобиля с грузом, км;

- продолжительность простоя автомобиля под погрузкой и разгрузкой, ч.

Определение производительности транспортных средств ведётся по трём маркам автомобилей ЗИЛ-4362МО, МАЗ-55513, КРАЗ-6510 (табл. 3.2) по маршрутам, выбранным в главе 2. Вид покрытия дорог для определения средней технической скорости выбирается в соответствии с номером строящейся дороги. Для определения простоев за одну ездку складываются простои под погрузкой и разгрузкой, приведённые в табл. 3.3. Определим потребное количество автомобилей-самосвалов различных марок, необходимых для перевозки указанного в задании количества груза по всем оптимальным маршрутам:

где - количество автомобилей l марки; - количество материалов, предназначенных для перевозки от i карьера до j дороги.

Для удобства данные и результаты расчетов сводим в табл. 3.5.

Таблица 3.5

Маршрут	Объем перевозок по маршруту, т H км	Производительность автосамосвалов, т 3/км	Количество машин
		ЗИЛ	МАЗ	КРАЗ	ЗИЛ	МАЗ	КРАЗ
К2Д1	200 H 12 = 2400	640,4	1195,4	425,2	3,75	2	1,4
Маршрут	Объем перевозок по маршруту, т H км	Производительность автосамосвалов, т 3/км	Количество машин
		ЗИЛ	МАЗ	КРАЗ	ЗИЛ	МАЗ	КРАЗ
К3Д1	200 H 15 = 3000	663,4	1238,4	1837,1	4,5	2,42	1,63
К4Д2	100 H 11 = 1100	555,2	1036,3	1501,7	1,98	1,06	0,73
К1Д3	100 H 7 = 700	463,3	864,9	1138,5	1,5	0,8	0,61
К2Д3	400 H 11 = 4400	502,6	1036,3	1384,1	8,75	4,68	3,17
К4Д3	100 H 14 = 1400	519,2	969,2	1478,1	2,7	1,4	0,95
К3Д4	400 H 16 = 6400	497,5	928,7	1450,6	12,8	6,9	4,4
КФД5	100 H 0 = 0	0	0	0	0	0	0



Для маршрута К₂Д₁ :

Для маршрута К₃Д₁ :

Для маршрута К₄Д₂ :

Для маршрута К₁Д₃ :

Для маршрута К₂Д₃ :



Для маршрута К₄Д₃ :

Для маршрута К₃Д₄ :

Для всех маршрутов принимаем самосвал КРАЗ-6510, т.к. производительность данного автосамосвала является наибольшей и количества машин для выполнения работ необходимо гораздо меньше по сравнению с другими.

На заключительном этапе организации работы автомобильного транспорта по перевозке грузов необходимо конкретно определить целесообразные маршруты движения автомобилей и разработать наряд-задание на перевозку грузов. С этой целью необходимо составить заявку, приведённую в табл. 3.6.

Таблица 3.6

Поставщик	Потребитель	Объем перевозок, т	Марка автомобиля	Грузоподъемность, т	Количество ездок
К2	Д1	200	КРАЗ-6510	15	13
К3	Д1	200	КРАЗ-6510	15	13
К4	Д2	100	КРАЗ-6510	15	7
К1	Д3	100	КРАЗ-6510	15	7
К2	Д3	400	КРАЗ-6510	15	27
К4	Д3	100	КРАЗ-6510	15	7
К3	Д4	400	КРАЗ-6510	15	27
КФ	Д5	100	-	0	0

Число ездок определяется как:

где g_ij-объем перевозок на маршруте К_iД_j;

Q_К - грузоподъемность автомобиля kмарки.

Число ездок по каждому маршруту заносим в табл. 3.6.

На основе заявок на перевозку грунта (табл. 3.6) составляют матрицу (табл. 3.7).

В матрице (табл. 3.7) указывается количество ездок из карьеров на соответствующие дороги и расстояния между карьерами и дорогами, которые берутся из оптимального распределения в главе 2.

Таблица 3.7

Потребители	Вспомогательная строка, V	Поставщики	Количество ездок
		К1	К2	К3	К4	КФ
		Вспомогательный столбец, U
		U1 = 0	U2 = -4	U3 = -7	U4 = -7	UФ = 17
Д1	V1 = 8	80	12 13	15 13	23	0	26
Д2	V2 = 18	12	10	14	11 7	0	7
Д3	V3 = 7	7 7	11 27	19	14 7	0	41
Д4	V4 = 9	9	14	16 27	18	0	0
Д5	V5 = 17	17	20	19	20	0 0	27
Количество ездок		7	40	40	14	0	101

В результате получилось оптимальное распределение ездок автомобилей без груза, которое обеспечивает минимальный пробег без груза всех автомобилей, участвующих в планируемых перевозках (табл. 3.7).

После получения оптимального распределения порожних ездок в эту же матрицу вносят план гружёных ездок из табл. 3.6. Для того чтобы различать гружёные и порожние ездки, цифры гружёных ездок указывают в скобках (табл. 3.8).



Таблица 3.8

Потребители	Вспомогательная строка, V	Поставщики	Количество ездок
		К1	К2	К3	К4	КФ
		Вспомогательный столбец, U
		U1 = 0	U2 = -4	U3 = -7	U4 = -7	UФ = 17
Д1	V1 = 8	80	12 13(13)	15 13(13)	23	0	26
Д2	V2 = 18	12	10	14	11 7(7)	0	7
Д3	V3 = 7	7 7(7)	11 27(27)	19	14 7()7	0	41
Д4	V4 = 9	9	14	16 27(27)	18	0	0
Д5	V5 = 17	17	20	19	20	0 0	27
Количество ездок		7	40	40	14	0	101

В тех клетках, где имеются две цифры, получаются маятниковые маршруты, количество ездок по которым равно наименьшей цифре n.

В табл. 3.8 имеются следующие маятниковые маршруты (в скобках указано количество ездок по данному маршруту):

К₂Д₁Д₁К₂(13) -1

К₃Д₁Д₁К₃(13) - 2

К₄Д₂Д₂К₄ (7) - 3

К₁Д₃Д₃К₁ (7) - 4

К₂Д₃Д₃К₂ (27) - 5

К₄Д₃Д₃К₄ (7) - 6

К₃Д₄Д₄К₃ (27) - 7

скрепер самоходный строительный

Маятниковые маршруты исключаются из дальнейшего рассмотрения.

После определения маршрутов движения проводят расчёт маршрутов-заданий водителям.

Количество ездок одного автомобиля по данному маршруту за рабочий день определяется по формуле:

где t_СМ - продолжительность смены работы автомобиля, ч;

K_ВА - коэффициент внутрисменного использования автомобиля (принимается 0,8);

t_МУ-общее время автомобиля на заданном маршруте, ч:

- общее время движения по маршруту, ч;

- суммарное время простоя при погрузке, ч;

- суммарное время простоя при разгрузке, ч.

Общее время движения по маршруту:

L_{М У}- суммарная протяженность маршрута, км;

V_СТ - среднетехническая скорость движения автомобиля, км/ч (табл. 3.1).

Расчет проводим для самого протяжённого маршрута - К₃Д₄Д₄К₃, число оборотов по которому равно 27.

Согласно табл. 3.8:

L_{М У}= 16 км

В рассматриваемом маршруте имеется дорога Д₄ , скорость передвижения по которой согласно табл. 3.1 соответственноV_СТ = 30км/час.

Тогда:

Согласно норме времени простоя автосамосвала при механизированной погрузке различных видов грузов и разгрузке (мин. на 1 т груза), принимаем:

Общее время нахождения автомобиля на заданном маршруте:

Количество ездок одного автомобиля по данному маршруту за рабочий день:

Округление числа ездок на маршруте до целых чисел целесообразно делать в сторону уменьшения. Это даёт возможность в определённой мере учитывать время, необходимое для нулевых пробегов автомобиля.

Окончательно принимаем количество ездок автомобиля по маршруту за рабочий день n = 9 ездок.

Таблица 3.9

№ маршрута	Откуда	Куда	Наименование груза	Пробег одного автомобиля	Количество ездок за рабочий день	Количество автомобилей	Пробег всех машин	Коэф. использования
				с грузом	без груза			с грузом	без груза
7	ДСУ	К3	Порожний		5	1	1		5	1,9
	К3	Д4	Груженный	144		9		144
	Д4	К3	Порожний		144				144
	К3	Д4	Груженный	144				144
	Д4	ДСУ	Порожний		5	1			5



Согласно выбранной марке автомобиля (КРАЗ-6510) по табл. 3.2 определяем рекомендуемую ёмкость ковша экскаватора q = 1,5...3 м ³и определим его марку в соответствии с табл. 3.4.

По табл. 3.4 выбираем марку экскаватора - экскаватор ЕТ-26.

Определяем коэффициент использования экскаватора по времени в соответствии с формулой:

где V_i - количество грунта, необходимого для погрузки из i-ого карьера, т;

П_Э - эксплуатационная производительность экскаватора, м ³/ч (табл. 3.4);

- объемный вес погружаемого материала в разрыхленном состоянии (для песчано-гравийной смеси равна 1,85 т/м ³);

t_СМ - продолжительность смены (t_СМ = 8,2 ч).

Согласно табл. 3.4 П_Э = 105 м ³/ч для ЕТ-26, тогда:

Как видно из расчёта выбранная марка экскаватора не удовлетворяет условию использования его по времени. По табл. 3.4 принимаем экскаватор ЕТ-16, имеющий = 67,5 м ³/ч, тогда:

Данная марка экскаватора имеет показатель использования машины по времени более близкий к нормативному, чем первоначально выбранная марка.

Окончательно принимаем экскаватор ЕТ-16 для производства работ на всех карьерах.



4. ПОТОЧНЫЕ МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА КОМПЛЕКСНО-МЕХАНИЗИРОВАННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ И ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

4.1 Постановка задачи и исходные данные

Производится укладка бетонной полосы комплектом машин для скоростного строительства автомобильных дорог. Виды работ и требуемые средства механизации приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Виды работ	Наличие средств механизации	Производительность	Ширина захвата, м
Профилирование основания дороги	Профилировщик	120 м3/ч	8,5
Распределение бетона	Бетонораспределитель	240 м3/ч	7,5
Укладка и уплотнение бетона	Бетоноукладчик	120 м3/ч	7,5
Отделка бетона	Трубчатый финишер	1500 м/смену	7,5
Нарезка продольных швов	Нарезчикшвов	100 м/ч

Параметры участков: их длина, толщина снимаемого профилировщиком основания грунта и толщина укладываемого бетонораспределителем и бетоноукладчиком бетона приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Вариант №	Номера участков	Толщина снимаемого грунта, см	Толщина укладываемого бетона, см
	1	2	3	4	5	6
	Длина участков, км
10	4	6	8	7	11	9	15	30



Требуется сформировать и рассчитать неритмичный поток комплексно-механизированных строительных работ и оптимизировать его по критерию времени.

4.2 Расчет и формирование неритмичного потока с непрерывным использованием ресурсов

Произведём разбивку общего фронта работ на частные фронты и комплекса работ на частные потоки, рассчитав продолжительность работ на отдельных частных фронтах.

Длительность потока А на первом участке:

где - длина первого участка, м;

-ширина захвата профилировщика, м;

-толщина снимаемого профилировщиком основания грунта, м;

-производительность профилировщика, м³/ч;

-продолжительность одной смены. Принимаем = 8,2 ч.

Согласно табл. 4.1 = 120 м³/ч, = 8,5 м; согласно табл. 4.2 = 4 км = 4000 м, = 15 см = 0,15 м; тогда:

Длительность потока Б на первом участке:

где - длина первого участка, м;

-ширина захвата бетонораспределителя, м;

- толщина укладываемого бетонораспределителем бетона, м;

-производительность бетонораспределителя, м³/ч;

-продолжительность одной смены. Принимаем = 8,2 ч.

Согласно табл. 4.1 = 240 м³/ч, = 7,5 м; согласно табл. 4.2 = 4 км = 4000 м, = 30 см = 0,3 м; тогда:

Длительность потока В на первом участке:

где - длина первого участка, м;

-ширина захвата бетоноукладчика, м;

- толщина укладываемого бетоноукладчиком бетона, м;

-производительность бетоноукладчика, м³/ч;

-продолжительность одной смены. Принимаем = 8,2 ч.

Согласно табл. 4.1 = 120 м³/ч, = 7,5 м; согласно табл. 4.2 = 4 км = 4000 м, = 30 см = 0,3 м; тогда:

Длительность потока Г на первом участке:

где - длина первого участка, м;

-производительность трубчатого финишера, м/см;

Согласно табл. 4.1 = 1500 м/см; согласно табл. 4.2 = 4 км = 4000 м; тогда:

Длительность потока Д на первом участке:

где - длина первого участка, м;

-производительность нарезчика швов, м/ч;

-продолжительность одной смены. Принимаем = 8,2 ч.

Согласно табл. 4.1 = 100 м/ч; согласно табл. 4.2 = 4 км = 4000 м; тогда:

Продолжительности работ на остальных участках заносим в матрицу формирования потока (табл. 4.3). В нижней строке матрицы подсчитываем продолжительности каждого частного потока.

Таблица 4.3

Матрица формирования потока

Частные фронты	Частные потоки
	А	Б	В	Г	Д
1	5	5	9	3	5
2	8	7	14	4	7
3	10	9	18	5	10
4	9	8	16	5	9
5	14	13	25	7	13
6	12	10	21	6	11
	58	52	103	30	55

Далее определяем периоды развертывания частного потока. Периодом развертывания частного потока называется время, через которое могут быть начаты работы данного потока после начала работ предыдущего потока. В качестве расчетного периода развёртывания берем максимальное значение из числа вычисленных по всем частным фронтам.

Расчет продолжительности периода развёртывания на каждом частном фронте производится по формулам в таблице 4.4

Таблица 4.4

Расчёт продолжительности периодов развёртывания

Частные фронты	Продолжительность
1	5	5	9	3
2	8	3	20	2
3	11	-2	34	0
4	11	-12	45	-5
5	17	-15	65	-7
6	16	-30	79	-14
Трасч= max Тразв	17	5	79	3

Общая продолжительность комплекса поточных работ определяется по формуле:

где - сумма продолжительностей работ в последнем частном потоке.

Согласно данным в табл. 4.3 и 4.4 общая продолжительность комплекса поточных работ:

В заключение в соответствии с данными матрицы формирования строится сетевой календарный график производства поточных работ.



Рис. 4.1. Сетевой календарный график потока с непрерывным использованием ресурсов

Оптимизация потока по параметру времени производится за счёт рациональной очерёдности освоения частных фронтов, позволяющей уменьшить суммарное значение периодов развёртывания.

Расчёт оптимизации производится по алгоритму Афанасьева-Джонсона.

Представим исходную матрицу (табл. 4.3) в виде матрицы:

В соответствие с алгоритмом Афанасьева-Джонсона разобьем исходную матрицу, состоящую из 5 частных потоков на 4 парных подматрицы.



Подматрица М₁имеетвид:

Оптимизируем подматрицу М₁по параметру времени. Определяем по правилу Джонсона оптимальную очерёдность освоения частных фронтов, в результате подматрица М₁примет вид:

В соответствии с методом Афанасьева принимаем эту подматрицу за генеральную, определяющую очерёдность работ, и вычисляем по ней периоды развёртывания и общую продолжительность работ:



Таблица 4.5

Расчёт продолжительности периодов развёртывания

Частные фронты	Продолжительность
5	14	13	25	7
6	13	-2	39	0
3	13	-14	51	-6
4	13	-24	62	-11
2	13	-33	71	-16
1	11	-42	76	-20
Трасч= max Тразв	14	13	76	7

Общая продолжительность комплекса поточных работ определяется по формуле:

где - сумма продолжительностей работ в последнем частном потоке.

Согласно данным в табл. 4.3 и 4.5 общая продолжительность комплекса поточных работ:

Таким образом, при данной очерёдности освоения частных фронтов общая длительность производства работ увеличивается на 6 смен. Этот вариант даёт худший результат, чем исходный.

Подматрица М₂ имеет вид:



Оптимизируем подматрицу М₂по параметру времени. Определяем по правилу Джонсона оптимальную очерёдность освоения частных фронтов, в результате подматрица М₂примет вид:

В соответствии с методом Афанасьева принимаем эту подматрицу за генеральную, определяющую очерёдность работ, и вычисляем по ней периоды развёртывания и общую продолжительность работ:



Таблица 4.6

Расчёт продолжительности периодов развёртывания

Частные фронты	Продолжительность
1	5	5	9	3
2	8	3	20	2
4	10	-3	32	0
3	12	-10	45	-4
6	15	-18	61	-8
5	19	-26	80	-12
Трасч= max Тразв	19	5	80	3

Общая продолжительность комплекса поточных работ определяется по формуле:

где - сумма продолжительностей работ в последнем частном потоке.

Согласно данным в табл. 4.3 и 4.6 общая продолжительность комплекса поточных работ:

ы

Таким образом, при данной очерёдности освоения частных фронтов общая длительность производства работ увеличивается на 3 смены.

Этот вариант даёт худший результат, чем исходный.



Подматрица М₃ имеет вид:

Оптимизируем подматрицу М₃ по параметру времени. Определяем по правилу Джонсона оптимальную очерёдность освоения частных фронтов, в результате подматрица М₃ примет вид:

В соответствии с методом Афанасьева принимаем эту подматрицу за генеральную, определяющую очерёдность работ, и вычисляем по ней периоды развёртывания и общую продолжительность работ.

В связи с тем, что последовательность освоения фронтов в подматрице М₃ оказалась аналогична последовательности в подматрице М₁, то и периоды развёртывания частных фронтов, а также общая длительность производства работ при использовании подматрицы М₃ в качестве генеральной будут аналогичны тем же показателям при использовании подматрицы М₁.

Таким образом, при данной очерёдности освоения частных фронтов общая длительность производства работ увеличивается на 6 смен. Этот вариант даёт худший результат, чем исходный.

Подматрица М₄ имеет вид:

Оптимизируем подматрицу М₄по параметру времени. Определяем по правилу Джонсона оптимальную очерёдность освоения частных фронтов, в результате подматрица М₄примет вид:

В соответствии с методом Афанасьева принимаем эту подматрицу за генеральную, определяющую очерёдность работ, и вычисляем по ней периоды развёртывания и общую продолжительность работ.

В связи с тем, что последовательность освоения фронтов в подматрице М₄оказалась аналогична последовательности в подматрице М₂, то и периоды развёртывания частных фронтов, а также общая длительность производства работ при использовании подматрицы М₄ в качестве генеральной будут аналогичны тем же показателям при использовании подматрицы М₂.

Таким образом, при данной очерёдности освоения частных фронтов общая длительность производства работ увеличивается на 3 смены. Этот вариант даёт худший результат, чем исходный.

В результате произведённых вычислений я установил, что наиболее оптимальным вариантом очерёдности освоения частных фронтов будет являться вариант М_исх с последовательностью 1-2-3-4-5-6.

Этот вариант имеет общую продолжительность комплекса поточных работ = 159 смены.

В соответствии с оптимизированным вариантом матрицы формирования потока вновь строим сетевой календарный график производства работ.

Рис. 4.2. Сетевой календарный график потока с непрерывным использованием ресурсов, оптимизированного по параметру времени

4.3 Расчет и формирование неритмичного потока с критическим путем

При необходимости производства работ в наиболее сжатые сроки формирование потока выполняется методами сетевого планирования.

Расчёт потока в этом случае состоит из двух этапов:

1) составляется матрично-сетевая модель потока;

2) производится оптимизация потока по параметру времени исходя из условия рациональной очерёдности освоения частных фронтов.

Матрица формирования потока записывается в развёрнутой форме (табл. 4.7), при которой каждая клетка матрицы разбивается на шесть прямоугольников (рис.1), в которых указываются:

1) в левом верхнем углу -продолжительность работыt_ij;

2) в правом вернем углу -полный резерв времени работы ;

3) в левом среднем прямоугольнике -ранние сроки выполнения работы ;

4) В правом нижнем углу -поздние сроки выполнения работы .

Таблица 4.7

Развёрнутая матрица формирования потока

Частныефронты		Частные потоки
		А	Б	В	Г	Д
	1	(5)	0	5	1	9	1	3	54	5	54
		0-5		5-10		10-19		19-22		22-27
			0-5		6-11		11-20		73-76		76-81
	2	(8)	0	(7)	0	(14)	0	4	43	7	43
		5-13		13-20		20-34		34-38		38-45
			5-13		13-20		20-34		77-81		81-88
	3	10	2	9	2	(18)	0	5	31	10	31
		13-23		23-32		34-52		52-57		57-67
			15-25		25-34		34-52		83-88		88-98
	4	9	9	8	12	(16)	0	5	25	9	25
		23-32		32-40		52-68		68-73		73-82
			32-41		44-52		52-68		93-98		98-107
	5	14	9	13	9	(25)	0	7	7	13	7
		32-46		46-59		68-93		93-100		100-113
			41-55		55-68		68-93		100-107		107-120
	6	12	25	10	24	(21)	0	(6)	0	(11)	0
		46-58		59-69		93-114		114-120		120-131
			71-83		83-93		93-114		114-120		120-131

Как видно из матрицы (табл. 4.7) критический путь проходит в основном по потоку В, т.е. основному потоку комплекса работ.

Общая длительность комплекса работ составляет на основании развёрнутой матрицы 131 расчётных смены, что даёт сокращение длительности работ на 28 расчётную смену по сравнению с исходным вариантом.

Производим построение сетевого календарного графика поточных работ согласно данным в табл. 4.7. При этом построение графика производим по поздним срокам выполнения работ, исходя из условия отсутствия простоев у комплекта машин, выполняющих работы ведущего частного потока (поток В).

Рис. 4.2. Сетевой календарный график потока с критическим путём



Оптимизация потока с критическим путём по параметру времени производится за счёт установления рациональной очерёдности освоения частных фронтов.

В исходной матрице продолжительности работ (табл. 4.8) подсчитывается суммарная продолжительность частных потоков и комплексов работ на частных фронтах.

Таблица 4.8

Продолжительность частных потоков и комплексов работ

Частныефронты	Частныепотоки
	А	Б	В	Г	Д
1	5	5	9	3	5	27
2	8	7	14	4	7	40
3	10	9	18	5	10	52
4	9	8	16	5	9	47
5	14	13	25	7	13	72
6	12	10	21	6	11	60
	58	52	103	30	55	298=298

Согласно матрице (табл. 4.8) максимальная продолжительность работ соответствует промежуточному частному потоку (поток В).

В этом случае для установления рациональной очерёдности освоения частных фронтов частный фронт с минимальными предшествующими работами (фронт 1) ставится на первое место. Частный фронт с минимальными последующими работами (фронт 2) ставится на последнее место.

В результате произведенных операций получается следующая последовательность освоения частных фронтов: 1-3-4-5-6-2.

Для новой последовательности освоения частных фронтов вновь составляем развёрнутую матрицу формирования потока (табл. 4.9)



Таблица 4.9

Развёрнутаяматрицаформированияпотока

Частныефронты		Частныепотоки
		А	Б	В	Г	Д
	1	(5)	0	5	5	9	5	3	52	5	52
		0-5		5-10		10-19		19-22		22-27
			0-5		10-15		15-24		71-74		74-79
	3	(10)	0	(9)	0	(18)	0	5	32	10	32
		5-15		15-24		24-42		42-47		47-57
			5-15		15-24		24-42		74-79		79-89
	4	9	7	8	10	(16)	0	5	26	9	26
		15-24		24-32		42-58		58-63		63-72
			22-31		34-42		42-58		84-89		89-98
	5	14	7	13	7	(25)	0	7	8	13	8
		24-38		38-51		58-83		83-90		90-103
			31-45		45-58		58-83		91-98		98-111
	6	12	23	10	22	(21)	0	6	1	11	1
		38-50		51-61		83-104		104-110		110-121
			61-73		73-83		83-104		105-111		111-122
	2	8	39	7	36	(14)	0	(4)	0	(7)	0
		50-58		61-68		104-118		118-122		122-129
			89-97		97-104		104-118		118-122		122-129

Как видно из развёрнутой матрицы формирования потока (табл. 4.9) общая продолжительность работ составляет 129 смен, т.е. на 30 расчётных смены меньше, чем по исходному варианту и на 2 смены меньше, чем при исходной последовательности с критическим путём.

В результате произведённых вычислений я установил, что наиболее оптимальной последовательностью освоения частных фронтов неритмичного строительного потока с критическим путём будет последовательность (1-3-4-5-6-2).

При данной последовательности освоения частных фронтов общая длительность производства работ составит 129 расчётных смен.

В соответствии с оптимизированным по времени вариантом последовательности освоения частных фронтов вновь строим сетевой календарный график потока.

Рис. 4.3 Сетевой календарный график потока с критическим путём, оптимизированный по параметру времени

Размещено на Allbest.ru