Горные машины и комплексы

Размещено на http://www.allbest.ru/

32

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан

Навоийский государственный горный институт

Алмалыкский горно-металлургический факультет

Кафедра: « Горное дело и горная электромеханика »

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению курсового проекта по курсу

«Горные машины и комплексы»

Алмалык - 2007

Составитель:

старший преподаватель Лю С.В.

Методические указания к выполнению курсового проекта по курсу «Горные машины и комплексы». Составители:

Лю С.В.,

Алмалык : НавГГИ, 2008

Данные методические указания составлены в соответствии с программой курса «Горные машины и комплексы» для студентов бакалавриата по направлению 5521400 - «Горная электромеханика».

В работе приводятся методики расчета производительности бурового и выемочно-погрузочного оборудования для открытых горных работ, а также проверочного расчета основных рабочих механизмов.

Методические указания предназначены для студентов бакалавриата по направлению 5521400 - «Горная электромеханика». Они могут использоваться при выполнении курсового проекта студентами бакалавриата по направлению 5540200 - «Горное дело», а также при выполнении выпускной квалификационной работы бакалавров по направлению «Горная электромеханика».

Кафедра «Горное дело и горная электромеханика»

Методические указания утверждены на заседании Ученого совета Алмалыкского горно-металлургического факультета НавГГИ. Протокол №____ «___»_______2008г.

Рецензенты:

Мавлянов А.С.

К.т.н., доцент кафедры «Горное дело и горная электромеханика» Муталов А.М.

ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Курсовой проект выполняется на основе изучения дисциплины «Горные машины и оборудование» и современных достижений в области горных разработок.

Цель курсового проекта:

- научить студента применять полученные знания при самостоятельном решении технических вопросов, связанных с выбором и эксплуатацией горных машин;

- ознакомиться с ГОСТами, справочной литературой, действующими ведомственными нормативными документами;

- закрепить и углубить знания, полученные во время изучения дисциплины «Горные машины и оборудование».

СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Бакалавр по направлению 5521400 - «Горная электромеханика» должен уметь правильно выбрать средства механизации для заданных горно-технологических условий и обеспечить их высокопроизводительную эксплуатацию. Для этого необходимо хорошо знать назначение, конструкцию, область применения и эксплуатационные характеристики горных машин и оборудования.

В проекте должны быть обоснованы:

- выбор средств механизации горных работ;

- выбор рациональных методов и режимов работы горных машин и оборудования.

Данный курсовой проект предусматривает, кроме выбора и эксплуатационного расчета необходимого бурового и выемочно-погрузочного оборудования для открытых горных работ, также проверочные расчеты мощности основных рабочих механизмов или тяговые расчеты при применении выемочно-транспортирующих машин.

Студент должен уметь выбрать из известных ему различных конструктивных вариантов наиболее эффективный.

СТРУКТУРА И ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Расчетно-пояснительная записка должна содержать следующие разделы:

- введение;

- общую часть;

- специальную часть;

- ТБ при эксплуатации горного оборудования;

- заключение;

- список использованной литературы.

В разделе «Введение» должны найти отражение: главные задачи горнодобывающей промышленности Узбекистана; задачи в области горного машиностроения; значение механизации для горных работ.

«Общая часть» проекта должна содержать: выбор комплекса машин, технические характеристики, выбранного оборудования, расчетную часть.

Студент должен самостоятельно произвести выбор основного оборудования для заданных условий. При выборе необходимо ориентироваться на новое, высокопроизводительное оборудование. В разделе приводятся технические характеристики оборудования .

В расчетной части определяется потребное количество оборудования для заданного объема работ, для этого выбираются режимы эксплуатации машин. Производится расчет мощности привода основного рабочего оборудования выемочно-погрузочных машин или тяговые расчеты выемочно-транспортирующего оборудования.

Недостающие данные для расчета принимаются исходя из практического опыта или по справочной литературе.

«Специальная часть» проекта должна содержать: краткое описание конструкции основного оборудования, анализ конструкций оборудования применительно к заданным условиям эксплуатации и выбранным режимам работы; анализ недостатков оборудования, препятствующих дальнейшему увеличению производительности; пути усовершенствования конструкции горного оборудования.

«ТБ при эксплуатации горного оборудования» - в этом разделе приводятся основные правила эксплуатации горных машин и правила безопасной работы с ними.

В «Заключении» студент должен кратко изложить основные выводы о выполненной работе.

Курсовой проект оформляется в виде сброшюрованной расчетно-пояснительной записки объемом 25-30 страниц рукописного текста и графической части.

В начале записки включается задание и дается оглавление. Записка разбивается на разделы в соответствии со структурой курсового проекта, каждый раздел разбивается , при необходимости, на подразделы. Пояснительная записка должна быть иллюстрирована необходимыми схемами, графиками и таблицами.

Формулы пишутся с новой строки, а ссылки на принятые коэффициенты и другие параметры - ниже формулы. Записи формул и вычисления должны следовать друг за другом без промежуточных выкладок. Размерность величин дается как в формуле, так и в ответе. В конце записки приводится перечень использованной литературы и ставится дата окончания работы. Записка подписывается студентом.

Графическая часть проекта

Графическая часть проекта состоит из 1 - 2 листов, выполненных на формате А1.

Первый лист - схема расположения добычных машин в забое, выполненная с соблюдением требований горной графики.

Второй лист - сборочный чертеж одного из узлов горной машины.

Чертежи графической части выполняются в масштабах, предусмотренных ГОСТами.

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Задание на курсовой проект выдается каждому студенту индивидуально. После выдачи задания консультант проводит вводную беседу со всей группой, на которой он знакомит студентов с порядком выполнения курсового проекта и с требованиями, предъявляемыми к курсовому проекту.

В дальнейшем студенты пользуются индивидуальными консультациями преподавателя, которые носят форму совета, но не готового решения того или другого вопроса,

На консультациях, по мере необходимости, преподаватель рекомендует дополнительную литературу или справочные материалы по отдельным специальным вопросам, возникшим в ходе выполнения работы.

В дальнейшем консультант проверяет правильность использования рекомендованного материала .принятых студентом решений и помогает студенту в решении возникших с его стороны вопросов. Если студент

Принимает неправильное решение, консультант дает обоснованную критику недостатков, а затем указывает пути их исправления.

Задание на выполнение курсового проекта может предусматривать как проверку правильности принятого типа горных машин для конкретных условий, так и выбор типов машин для заданных условий карьера.

В последнем случае студент по данным задания с учетом условий карьера выбирает тип транспортных средств и определяет потребное их количество для удовлетворения потребности рассчитываемого карьера.

В качестве бурильного оборудования могут приниматься станки вращательного, шарошечного и пневмоударного бурения. Для выемочно-погрузочных работ могут применяться карьерные, гидравлические, шагающие или роторные экскаваторы.

Ниже приводятся методики расчета буровых машин, карьерных экскаваторов и одноковшовых погрузчиков. При выборе и расчете другого оборудования следует руководствоваться предлагаемой литературой.

буровой выемочный погрузочный машина горный

1. Расчет производительности и количества бурильных машин

Основным показателем, характеризующим породы по трудности разрушения при бурении является показатель буримости который определяется:

П_б=0,07(у_сж+ у_сдв)+0,7г

Зависимости от показателя буримости выбирается вид бурения (тип станка):

П_б=2ч6 -вращательное бурение

П_б=6ч18-шарошечное бурение

П_б=8ч18-ударно-вращательное бурение

П_б>14 - термическое бурение

По показателю трудности бурения выбирается вид бурения и типоразмер конкретного станка.

Техническая скорость бурения относится к чистому времени бурения отдельной скважины и зависит от соответствия показателю трудности бурения горных пород (крепости горной породы)выбранных конструкции и типа бурового инструмента, нагрузки на буровой инструмент и скорости его вращения, способа и условий удаления буровой мелочи, а также организации буровых работ.

Режим бурения определяется величиной развиваемых на инструменте усилий (частотой ударов), скоростью вращения рабочего инструмента и методом удаления буровой мелочи. Каждый вид бурения характеризуется определенными параметрами режима бурения. Наивыгоднейшие (оптимальные) режимы обеспечивают высокую производительность буровых станков и минимальные затраты на бурение скважин данного диаметра.

В зависимости от вида бурения техническая скорость бурового станка определяется по формулам.

Техническая скорость шарошечного бурения

м/ч ,

где Р_о - осевое усилие (Н), п_в - частота вращения инструмента (мин^-1), D - диаметр инструмента (м).

Техническая скорость вращательного (шнекового) бурения

v_Б.Т = м/ч .

Техническая скорость ударно-вращательного бурения

м/ч ,

где А - энергия единичного удара (Н·м),

Z - частота ударов пневмоударника (мин^-1 ),

К₁ - коэффициент, зависящий от показателя буримости П_б

К₁ = 1 при П_б =10 ч14, К₁ = 1,5 при П_б =15 ч17, К₁ = 1,1 при П_б =18 ч25.

К_Ф - коэффициент, учитывающий форму буровой коронки

К_Ф = 1 для трехперых коронок; К_Ф = 1,1 для крестовых коронок.

Процесс бурения является циклическим процессом, во время которого выполняются следующие операции:

-установка станка на заданной отметке,

-непосредственно бурение,

-наращивание бурового става по мере углубления скважины,

-разборка бурового става,

-замена изношенного инструмента,

-перемещение станка к следующей отметке.

Сменная производительность бурового станка зависит от продолжительности выполнение всех этих операциях, и называется эксплуатационной сменной производительностью.

Сменная производительность бурового станка определяется:

м/смену

мин/м, удельные затраты времени на бурение

Т_с - время смены =480 мин

К_и - коэффициент использования сменного времени.

К_и = 0,55ч0,8

t_В- удельные затраты времени на вспомогательные операции.

t_B= t₁+ t₂+ t₃+ t₄+ t₅

t₁- удельные затраты времени на переезд от скважины к скважине, с учетом установки и снятия станка с домкратов (0,38ч1,44 мин/м)

t₂- удельные затраты времени на замену долота, приходящиеся на 1 м скважины.

t ₃- удельные затраты времени на подъем бурового става со скоростью v_n , м/мин.

t ₄- удельные затраты времени на перехват гидропатрона, для шпиндельной схемы t ₄=0

t ₅- удельные затраты времени на сборку и разборку бурового става.

В зависимости от конструкции выбранного станка (вращательно-подающего механизма) и длины штанг t_B = 2 ч 4 мин/м.

Эксплуатационная годовая производительность бурового станка, м, определяется по следующей формуле:

L_Г=v_Б.С nN,

где n- число смен в сутки n=2 ,

N - число рабочих дней в году. N=260 дней.

Количество буровых станков определяется по формуле

N_б.ст =

где Q - годовая производительность горного предприятия или участка, м³/год,

q - выход породы с 1 пм скважины, м³/м

2. Расчет производительности и количества экскаваторов

К основным факторам влияющим на производительность экскаватора относятся следующие:

1) трудность разработки горной массы, которая оценивается категорией породы и её состоянием;

2) технические данные, состояние и надежность экскаватора;

3) квалификация машиниста;

4) качество забоя, оцениваемое его высотой, условиями подхода транспорта к месту погрузки, кусковатость пород, освещенность рабочего места;

5) организация работ, зависящая от достаточности транспортных средств, состояния дорог, своевременного снабжения топливом, энергией, запасными частями и т.п.

Различают теоретическую (паспортную) техническую и эксплуатационную производительности.

Теоретическая производительность - это количество продукта выработанного в единицу времени в одинаковых для всех машин условиях. (К_н=1 К_р=1) при угле поворота на разгрузку 90^°.

Теоретическая производительность всегда одинакова, и изменить её можно только внесением конструктивных изменений. Поэтому теоретическая производительность позволяет сравнивать различные машины и оценивать их совершенство.

Техническая производительность это максимальная производительность для данного экскаватора при его непрерывной работе в данном забое за единицу времени.

Рассчитывается с учетом конкретных условий работы: категории пород, коэффициентов разрыхления и наполнения ковша, а также с учетом перерывов неизбежных для данного типа машины. Техническая производительность определяется:

 м³/ч

где Т_ц=К₁ ?t_ц -действительная время цикла экскаватора

К₁- коэффициент корректировки учитывающий угол поворота экскаватора при разгрузке. К₁=1,135 для ц=120°.

t_ц - теоретическая время цикла (по технической характеристике)

t_р - время работы экскаватора с одного места установки.

t_п - время на технологическую передвижку экскаватора.

На практике

Эксплуатационную производительность различают: сменную, месячную, годовую, производительность за 5 лет, производительность за ремонтный цикл. Эксплуатационная производительность - действительный объем горной массы отработанный экскаватором за определенный период. Рассчитывается с учетом неизбежных организационных и технологических простоев (потерь времени, замену подвижного состава).

Эксплуатационная производительность отражает совершенство организации работы экскаватора и обслуживающих его машин, работ по обслуживанию экскаваторов и снабжения запасными частями.

Эксплуатационная сменная производительность определяется:

Q_э= Q_т· Т_с· К_в·К_{у ,} м³/смен

где К_в - коэффициент учитывающий перерыве в подачи транспорта,

для железнодорожного транспорта К_в=0,55ч0,8

для автомобильного и конвейерного транспорта К_в=0,7ч0,9

Т_с- время смены зависит от транспорта

для автомобильного транспорта Т_с =8 часов;

для железнодорожного транспорта Т_с =12 часов;

Годовая производительность экскаватора определяется:

Q_Г= Q_э·N·n, м³/год

Где N - число рабочих дней в году

n - число смен в сутки.

При определении числа рабочих дней в году необходимо учитывать простои оборудования на ремонте и техническом обслуживании, а также остановки для проведения взрывных работ в карьере.

Количество экскаваторов определяется по формуле

N_э = или N_э =

где Q - годовая производительность горного предприятия или участка, м³/год (т/м³),

г - плотность горных пород, т/м³.

3. Проверочный расчет основных механизмов карьерных экскаваторов

3.1 Определение погрузок на механизмы подъема экскаваторов

Привод механизма подъема ковша преодолевает следующие усилия. При копании - от сопротивления порода копанию от веса ковша с породой и веса рукояти. При повороте платформы на разгрузку - от веса ковша с породой и веса рукояти. При повороте платформы к забою - от веса порожнего ковша и веса рукояти.

Для механизмов работающих в повторно-кратковременных режимах, с частыми пусками и торможениями, мощность привода определяется по средневзвешенной мощности, т. е. определяется мощность во время каждой из операций цикла и учитывается время, в течение которого эта мощность действует (время каждой из операций цикла).

Для определения мощности привода необходимо определить усилия, действующие на механизм.

Рассмотрим механизм подъема карьерного экскаватора. В общем случае усилие подъема определяется из уравнения моментов относительно оси напорного вала.

кН

Где Р₀₁ - касательная составляющая силы сопротивления породы копанию, которая определяется по формуле:

, кН

К_F - удельное сопротивление породы копанию, кПа

Е - вместимость ковша экскаватора м³

Н_в - высота напорного вала, м

К_р - коэффициент разрыхления породы

Р₀₂ - нормальная составляющая силы сопротивления копанию, кH

Р₀₂=0,1? Р_01, кН

G_к+п = G_к+ G_п - вес ковша с породой, кН

G_к = m_кg; m_к=К_кЕ, т

где К_к - коэффициент тары ковша

К_к =1ч1,4 для легких пород

К_к =1,3ч1,9для средних пород

К_к =1,6ч2,4 для тяжелых пород

G_п = т_пg; , т

- коэффициент экскавации

G_р = т_р g - вес рукояти.

т_р=К_рук?Е^бL_p 10^-3, т

где К_рук - коэффициент пропорциональности

для экскаваторов с внешней рукоятью (ЭКГ - 4,6, ЭКГ - 5А, ЭКГ - 20А)

К_рук=428;б=0,458

Для экскаваторов с однобалочной рукоятью круглого сечения (разгруженной от кручения );

К_рук=358;б=0,467.

L_p = длина рукояти

r - радиус напорного вала.

r_1, r_2, r_3, r_4, - плечи приложения соответствующих сил.

г_р- угол наклона рукояти

в - угол наклона подъемного каната.

г - плотность породы.

Определяем усилия в подъемном канате для каждой из операции цикла - копания, поворота на разгрузку, поворота к забою.

Во время копания усилие будет максимальным в момент окончания копания, когда г_р=0, в=90°.

, кН.

Во время поворота на разгрузку усилие в подъемном канате будет максимальным, если ковш находится на максимальной высоте при максимальном вылете рукояти, т.е. г_р = 20є; в = 51є.

, кН.

Во время поворота к забою (с порожним ковшом) максимальное усилие в подъемном канате будет в момент, когда зубья ковша экскаватора находятся на уровне оси напорного вала, т.е. г_р=0, в=90°.

, кН

3.2 Определение нагрузок на механизм напора экскаватора

Напорное усилие на рукоять ковша должно преодолевать нормальную составляющую силы сопротивление породы копанию Р₀₂, составляющую усилия подъема ковша S_n направленную вдоль рукояти, а при положении ковша выше оси напорного вала - составляющие веса ковша с породой и рукояти.

В общем случае напорное усилие при любом положения рукояти можно определить из выражения:

, кН

Это выражение уточняется в соответствии с расчетными положениями.

Также как и для механизма подъема определяем напорное усилие для трех положений цикла.

Во время копания когда г_р=0 а в=90°

, кН.

Во время поворота на разгрузку когда г_р=20°, а в=51°

, кН

При работе с порожним ковшом максимальная нагрузка будет в момент подъема ковша и рукояти из вертикального положения.

3.3 Расчет мощностей механизмов подъема и напора экскаватора

Приводы главных механизмов одноковшовых экскаваторов работают в тяжелых условиях с резко переменными нагрузками и скоростями, изменяющимися в широком диапазоне.

Скорость перемещения в различные периоды цикла также различна.

Для механизма подъема скорость перемещение ковша составляет: при копании - номинальное значение; при повороте платформы и ковша на разгрузку, в тормозных режимах - 10-30% номинальной; при повороте и спуске порожнего ковша в забой - 130% номинальной;

Скорость перемещения рукояти механизмом напора близка номинальной при копании и повороте порожнего ковша к забою, но понижается до 30% при повороте груженого ковша на разгрузку, когда привод работает в тормозных режимах.

Для расчета с достаточной степенью точностью можно принять

t_k= t_p= t_з=¹/₃ Т_ц

Т_ц=К₁ t_ц - действительное время цикла экскаватора, с

t_ц -теоретическое время цикла экскаватора (по технической характеристике)

К₁ - коэффициент корректировки, учитывающий угол поворота экскаватора при разгрузке.

t_k - время копание;

t_p - время поворота на разгрузке;

t_з - время поворота экскаватора к забою с порожним ковшом;

Мощность, потребляемая приводом экскаватора в течение отдельной операции цикла, в общем случае, определяется:

N_i=K_i? S_i?v_i ?з^-1_i , кВт

S_i - усилие механизма во время выполнение отдельный операции цикла.

v_i - номинальная скорость механизма (по технической характеристики);

K_i - коэффициент изменение скорости во время выполнение отдельный операции цикла;

з_i - КПД механизма;

для механизма подъема з_i=0,8ч0,85;

для механизма напора з_i=0,75ч0,85;

Для механизма подъема коэффициент изменение скорости составить:

во время копания K_i=1;

во время поворота на разгрузку K_i=0,1ч0,3;

во время поворота к забою K_i=1,1ч1,3;

Для механизма напора во время копания и при подъеме ковша с рукоятью из вертикального положения K_i=1.

при повороте экскаватора на разгрузку K_i=0,3ч0,5.

Мощность двигателя механизма, работающего в повторно-кратковременном режиме, рекомендуется определять как средневзвешенную, с учетом мощности N_i потребляемой двигателем в отдельный период цикла.

Для одноковшовых карьерных экскаваторов средневзвешенная мощность механизма определяется:

, кВт.

3.4 Определение нагрузок и расчет мощности на механизм поворота экскаватора

Мощность электродвигателя механизма поворота одноковшовых экскаваторов зависит от ряда факторов, главный из которых: угловое ускорение, частота вращения платформы, угол поворота платформы и момент инерции вращающихся частей экскаватора.

Для определения мощности механизма поворота необходимо определить суммарный момент инерции экскаватора относительно оси его вращения в груженном и порожнем его состояниях.

I_п.г= I_п+ I_к+п+ I_с+ I_р+ I_н

I_п.п= I_п+ I_к + I_с+ I_р+ I_н

где I_п - момент инерции поворотной платформы,

I_к - момент инерции ковша,

I_к+п - момент инерции ковша с породой,

I_с - момент инерции стрелы,

I_р- момент инерции рукояти,

I_н - момент инерции напорного механизма.

Поворотная платформа рассматривается как однородный параллелепипед со сторонами равными длине L_D и ширине L_ш поворотной платформы.

, кг·м²

m_пл = К_п т_э

т_пл - масса поворотной платформы.

К_п - коэффициент пропорциональности К_п=0,48ч0,51

r_п - расстояния между осью вращения экскаватора и осью проходящий через центр массы платформы.

r_п=0,5 L_D- r_п.c

где r_п.c - радиус пяты стрелы.

Момент инерции ковша с породой и порожнего ковша определяются:

I_к+п = т_к+п

I_к = т_к ?

Где r_в - максимальный радиус разгрузки экскаватора,

I_с - момент инерции стрелы экскаватора.

I_с =т_с ?r²_с

где т_с - масса стрелы

r_с - расстояния от оси вращения до середины стрелы.

Масса стрелы т_с определяется :

т_с =К_т ?т_э

где К_т - коэффициент массы К_т=0,07ч0,06

т_э - масса экскаватора, т.

Момент инерции рукояти определяется

I_р =т_р ?

где т_р - масса рукояти, т

r_р - расстояние от оси вращения экскаватора до центра тяжести рукояти.

Момент инерции напорного механизма определяется

I_н =т_н ?

где т_н - масса напорного механизма, т.

т_н =К_т т_э.

Для напорного механизма К_т= 0,0255 ч 0,026.

r_н - расстояние от оси вращения экскаватора до центра тяжести напорного механизма, м.

При определении мощности электродвигателя механизма поворота необходимо учитывать, что они работают в тяжелом режиме. Время разгона и торможения может составлять 90-95% времени поворота и лишь 5-10% времени двигатели работают с установившейся скоростью. При углах поворота меньше 90°, установившееся движение может вообще отсутствовать. Поэтому большое влияние на мощность оказывает допустимое угловое ускорение платформы.

Расчетная частота вращения платформы устанавливается по допустимой величине углового ускорения (щ₃).

Момент инерции якоря двигателя поворотного механизма мехлопат составляет около 15% момента инерции поворотной платформы.

В расчетах в условная работа сил инерции якоря двигателя учитывается с помощью коэффициента K_як=1,15.

Средневзвешенная мощность двигателя механизма поворота определяется:

, кВт,

з_в - КПД механизма поворота, з_в =0,8

_з - заданная угловая скорость (n_з - частота вращения поворотной платформы по технической характеристике).

4. Расчет производительности и количества одноковшовых погрузчиков

Производительность выемочно-транспортирующих машин зависит от таких факторов как категория породы, состояния породы (влажная, сухая, после дождя, мерзкая корка), совершенства состояния и исполнения рабочего оборудования, опыта оператора, технологии и организации работ.

Теоретическая производительность определяется для идеальных условий работы, при которых учитываются конструктивные особенности машины, параметры рабочего оборудования, мощность двигателей, скорости движения рабочих органов и самой машины.

Эксплуатационная производительность учитывает организационные факторы, технологичность процессов, особые условия работы и другие особенности эксплуатации бульдозеров в конкретных условиях и определяется для более длительного промежутка времени.

Техническая производительность одноковшового погрузчика определяется:

, м³/ч

где Е - вместимость ковша, м³;

Т_ц - время цикла, с;

К_н - коэффициент наполнения ковша;

К_р - коэффициент разрыхления породы в ковше.

Т_ц = t₁ + t₂ + t₃ + t₄ + t₅ + t₆ , с

t₁ - время копания, t₁=2 ч 22 с (если 1 ? Е ? 15 м³ );

t₂ - время транспортирования, с, t₂ =L /v_г ;

L - расстояние транспортирования, м;

v_г - скорость транспортирования, м/ч; v_г=10 ч 20 км/ч или v_г = 2,5 ч 5,5 м/с;

t₃ - время разгрузки, с, t₃ = 2,4 ч 4,2 с;

t₄ - время холостого пробега, t₄ = L /v_х , с. Учитывая состояние забойных дорог и расстояние транспортирования, принимаем v_х = v_г;

t₅ - время технологического маневрирования, t₅ = 8 с;

t₆ - время остановок, реверсирования и переключения передач, t₆ = 2 ч 3 с.

Эксплуатационная сменная производительность одноковшового погрузчика определяется:

Q_э =Q_Т К_в К_к Т_с , м³/см

где Т_с = 8 час - время смены;

К_в = 0,8 ч 0,85 - коэффициент использования сменного времени;

К_к = 0,4 ч 0,6 - комплексный коэффициент, учитывающий условия работы, квалификацию машиниста, горнотехнические и другие условия.

Эксплуатационная годовая производительность одноковшового погрузчика определяется:

Q_г = Q_э N п , м³/год ,

где N = 260 дней - число рабочих дней в году;

п - число смен в сутки.

Количество одноковшовых погрузчиков определяется:

, шт.

Где Q - годовая производительность карьера (участка), м³/год;

К = 1,2 - 1,3 - коэффициент резерва.

5. Тяговый расчет одноковшового погрузчика

В последние годы ВТМ находят все большее применение на горных предприятиях. Постоянно растет парк машин, и увеличиваются объемы работ, выполняемых этой техникой. Рост мощности машин, простота их конструкции и обслуживания, высокие мобильность и производительность обусловливают их использование на разнообразных работах. В связи с этим необходимо уметь правильно определить технические возможности машин в конкретных условиях их работы.

Выполнение рабочих операций ВТМ осуществляется за счет использования движущей силы механизма передвижения, обеспечивающей движение всей машины и установленного на ней рабочего оборудования. По этому признаку в одну группу объединены конструктивно разные машины. Каждая на этих машин характеризуются главными и базовыми параметрами. У одноковшового погрузчика главным параметром является номинальная грузоподъемность.

Основные базовые параметрами зависят от главного и определяется по эмпирическим зависимостям. Рекомендуемые параметры позволяют определить углы установки рабочего органа, весовые и линейные соотношения конструктивных элементов и сравнивать их между собой. Расчетные зависимости, используются для определения основных технических показателей машин при решении примеров.

У одноковшовых погрузчиков за основной принят случай предельного заглубления ковша для совмещенной схемы копания, когда силы сопротивления внедрению ковша не превышают 80% тягового усилия, создаваемого механизмом передвижения.

В других случаях нагружения, таких как начало копания, определяется максимальные глубина копания, внедрения ковша или другие технологические параметры.

Расчетные зависимости могут быть использованы для решения различных учебных и практических задач, таких как: определение режимов работы машин и выбор их количества для конкретных условий с целью составления планов работы, установления сменных заданий и др.

Все это должно позволить выработать умения и навыки у учащихся в выборе машин, задании режимов и учета количества выполненной работы.

Определим главный параметр одноковшового погрузчика Q_н - грузоподъемную силу погрузчика, МН;

Q_н=(G_тх-G₀b₀)/na ,

где G_т - вес базовой машины, МН

G_о - вес комплекта навесного оборудования, МН

x - горизонтальная координата центра тяжести базовой машины, м

b_o - горизонтальная координата центра тяжести навесного оборудования, м

а - горизонтальная координата центра тяжести груза Q_н в ковше погрузчика, а =(0,7ч1)А - для пневмоколесных и а =(0,6ч0,95)А - для гусеничных машин.

А - продольная база машины, м,

n - коэффициент запаса устойчивости, для пневмоколесных машин n=2, для гусеничных n = 2,86;

Базовые параметры

h₂=0,3ч0,5 м

Е= Q_н(гgk_н)^-1?10⁶

Е - вместимость ковша перед рабочим органом, м³ .

Т_н= Q_агц_сц

Т_н - номинальное тяговое усилие (наибольшее тяговое усилие, реализуемое базовым трактором на плотной породе с учетом догрузки его навесным оборудованием при скорости 2,5-3 км/ч и буксовании не более 7% для гусеничных и 20% пневмоколесных машин) по условию сцепления, МН.

Рекомендуемые параметры

Е^1/3 = 0,45В_к = 1,48Н_к = 1,48L_к

Q_н = 1.25Q_агk₆^-1= 2G_c = 2.78 G_к

Н + 0,333Вtgс ? H₂ ? H + 0.5B

L + 0,333В ? L_p ? L + 0.5B

H₁?H₂+(1.7ч1.8)H_к

б?50°;б?42°ч46°;

46°> б₃?42°ч46°.

Технологические и вспомогательные параметры ВТМ

Вес призмы волочения или породы

G_r=0,5В_кх₁²tgv₁гg10^-6

G₁=0,5h_cpyх₁гg10^-6

Линейные параметры копания и рыхления

х₂=0,339Е^1/3k_нk_p^-1

h₅=x₁tgv₁

x_max ? L_вг - H₄ ctg v₁

Н₄?2Н_к; v₁=45°;

L_вг=1,93Е^1/3

x₁ ? x_max ? 0,58^1/3;

у = 0,5x₁ tgv₁ ctg v₂.

Сопротивления движению и тяговые усилия.

Силы сопротивления породы резанию (рыхлению)

W₁=k_F B_кh₅k₄

Силы сопротивления перемещению призмы волочения (силы трения)

W₂=0

Силы трения на рабочем органе, вызванные его давлением на породу

W₃=[G_r(1+k₅)+4G₁+(G_к+G_cl₁/R_c)k₅]f₁

Силы трения на рабочем органе от действие сил реакции

W₄=0

Сила сопротивления движению машины

N= G_аг f₃

Тяговые усилия, развиваемые ходовым механизмом

P_к= G_агц_сц

Баланс действующих сил

W? P_к- N,

где W -сумма сил, МН;

Р_к - тяговое усилие для пневмоколесных машин, МН;

G_аг, G_т, G₀, G_к, G_с, G_г, G₁, - веса агрегата (G_аг), т.е. базовой машины вместе с комплектом навесного оборудования, базовой машины (G_т), комплекта навесного оборудования (G₀), ковша (G_к), стрелы (G_с), породы в ковше (G_г), и призма давления при расчете сил сопротивления внедрению ковша погрузчика в навал (G₁) МН;

В_к - ширина ковша погрузчика

Н, Н_к, Н₁, Н_2, Н₄ - высота верхнего борта транспортного средства (Н), ковша (Н_к), габарита погрузчика с поднятым ковшом (Н₁), разгрузки ковша по нижней его кромке (Н₂); черпания ковшом погрузчика (Н₄);

k_F - сопротивление породы резанию МПа;

k_н - коэффициент наполнения ковшей рабочих органов породой, для расчетных случаев k_н=1,25,

h_5, h_ср - высота слоя породы в навале на уровне режущей кромки ковша погрузчика при его внедрении на глубину x₁ (h₅), средняя высота слоя (h_ср);

k_4, k_5, k₆ - коэффициенты; k₄=1,1ч1,2; передачи веса ковша с породой на почву в зависимости от условий и схемы копания и вида воздействия гидроцилиндров на ковш; 0? k₅?1, в расчетах принимать k₅=0,2ч0,3 массы погрузчика: k₆=6,5 для гусеничных и k₆=6,5 для пневмоколесных машин;

а, b₀, b₁, x, l - горизонтальные координаты центров тяжести груза Q_н в ковше погрузчика (а), навесного оборудования (b₀, b₁), базовой машины (x) и вылет режущей кромки ковша (l) при крайнем нижнем его положении относительно переднего моста, м; а=(0,7ч1) А- для пневмоколесных и а=(0,6ч0,95) А- для гусеничных машин.

Рис. 2. Схемы к тяговому расчету одноковшового погрузчика

f_1, f₂ - коэффициенты трения породы по металлу (f₁) и породы по породе (f₂) f₁=0,1ч1 и f₂=0,3ч0,85 в расчетах принимать f₁=0,3ч0,5 и f₂=0,6ч0,85.

f₃ -коэффициент сопротивления качению (движению); f₃=0,1ч0,2 для гусеничного и f₃=0,07ч0,12 для пневмоколесного хода (движителей);

g - ускорения свободного падения, м/с³ ;

L, L_р L_к, L_г.в - безопасное расстояние между погрузчиком и транспортным средством или бункером при разгрузке ковша (L); вылет ковша при наибольшей высоте разгрузке (L_р); длина ковша (L_к); горизонтальный вылет ковша погрузчика относительно внешней части ходового механизма при подъеме ковша на высоту черпания Н₄(L_г.в);

l₁ - плечо центра тяжести стрелы от оси шарнира ее крепления к базовому тягачу, м; для расчетов принимать l₁=0,5R_c;

R_c - длина горизонтальной проекции стрелы, м;

х₁, х_2, х_мах - глубина внедрения ковша погрузчика в навал; по сцепному фактору (х₁); по условию заполнения ковша или технологическому фактору (х₂); по условию безопасного черпания в забое ограниченной высоты (х_мах);

у - сторона призмы, м;

б, б₁, б₂, б₃ - задний угол режущего инструмента (б), угол разгрузки ковша (б₁), угол установки ковша и транспортное положение (б₂), угол установки ковша в верхнее положения (б₃);

г - плотность породы, кг/м³,

v_1, v₂ - углы к горизонтали, откоса навала (v₁), внутреннего трения породы (v₂); градус v₁=(28 - 50)°, v₂=(6 - 50)°;

ц_сц - коэффициент сцепления ходового механизма с поверхностью качения; для гусеничного хода ц_сц=0,9, для пневмоколесных ц_сц=0,5ч0,8;

с - угол откоса породы, градус; с=(30 - 33)°;

Литература

1. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. М.: Недра

2. Томаков П.И., Наумов И.К. Технология, механизация и организация открытых горных работ. М.: Недра

3. Подэрни Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых горных работ. М.: Недра.

4. Справочник механика открытых работ. Экскавационно-транспортные машины цикличного действия. Под ред. М.И. Щадова, Р.Ю. Подэрни. М.: Недра.

5. Справочник механика открытых работ. Экскавационно-транспортные машины непрерывного действия. Под ред. М.И. Щадова, М.В.Владимирова. М.: Недра.

6. Иванов К.И., Латышев В.А., Андреев В.Д. Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых. М.: Недра.

7. Сафохин М.С., Катанов Б.А. Машинист бурового станка на карьере. М.: Недра.

8. Чулков Н.Н., Чулков А.Н. Расчет приводов карьерных машин. М.: Машиностроение.

9. Бритарев В.А., Замышляев В.Ф. Горные машины и комплексы. М.: Недра.

Таблица 1.

Технические характеристики пневмоударников

Параметры	Пневмоударник
	П - 105К	П - 125
Номинальный диаметр бурения, мм Номинальное давление воздуха, МПа Работа единичного удара, Дж Частота ударов, с-1 Расход свободного воздуха, м3/мин Ударная мощность, кВт Наружный диаметр пневмоударника, мм	105 05 96 27 5,5 2,5 92	125 0,5 140 21 7,5 2,8 112

Таблица 2.

Технические характеристики станков ударно-вращательного бурения

Параметры	СБУ-100Г-35 (СБУ-100П-35)	СБУ-125-24
Диаметр скважины, мм Глубина бурения, м Направление бурения к вертикали, градус Диаметр штанги, мм Длина штанги, м Масса штанги, кг Масса долота, кг Тип пневмоударника Установленная мощность, кВт Мощность вращателя, кВт Частота вращения, с-1 Крутящий момент на долоте, кН·м Усилие подачи на забой, кН Ход подачи, мм Скорость подачи, м/с Мощность двигателя ходового оборудования, кВт Колея, мм Ширина, мм Длина (база по осям), мм Ширина гусениц, мм Скорость передвижения, км/ч Давление на грунт, МПа Габариты станка в рабочем положении, мм Масса станка, т	105;125 35 0; 15; 30 83 950 10 5,9 П-125К 24 4 0,77 0,83 1,0ч6,0 1050 0,25 2Ч5,5 1880 (1860) 2180 1520 (1320) 300 (-) 0,83 (1,0) 0,05 (-) 4000Ч2210Ч Ч3730 (3760) 5 (4)	125 24 0; 15; 30 89 2930 32,5 5,9 П-125К 42 3,8/6,2 0,37; 0,75 1,67; 1,37 4,5ч20 3700 0,17 2Ч10 1600 1868 1775 268 1,0 00,9 4250Ч3000Ч Ч7160 8,5

Таблица 3.

Технические характеристики станков шарошечного бурения

Параметры	2СБШ-200-32 (2СБШ-200Н)	СБШ-250МНА-32 (3СБШ-250МН)	СБШ-320-36
Диаметр долота, мм Глубина бурения, м, не более Направление бурения к вертикали, град. Длина буровой штанги, м Ход непрерывной подачи, м Осевое усилие, МН, не более Скорость подачи/подъема бурового снаряда, м/с Частота вращения долота, с-1 Крутящий момент на вращателе, кН*м Подачи компрессора, м3/с Мощность электродвигателей, кВт: установленная вращателя компрессора хода Ходовое оборудование станка Скорость передвижения станка, км/ч Давление гусениц на грунт, МПа Габариты станка в рабочем положении, мм: длина ширина высота Масса станка, т	215,9 244,5 32 0; 15; 30 8 1 0,3 0.025/0.48 0.2 - 4.0 6.65ч2.12 0.417 350 60 200 32 Э-1252 0,6 0,1 9180 4600 13840 55	244,5 269,9 32 0; 15; 30 8 8 0,3 0,017/0,61 0,2 - 2,5 4,2 0,417 400 68 200 44 УГ-60 0,737 0,12 9200 5450 15350 71,5	320 36 0 17,5 17,5 0,6 0,014/0,22 0 - 2,1 8,7 0,834 712 100 2Ч200 44 ЭГ-400 0,33 0,11 12500 5450 25200 110

Таблица 4.

Технические характеристики станков вращательного бурения резцовыми коронками

Параметры	2СБР - 125-30	СБР - 160А-24
Диаметр бурения условный, мм Глубина бурения, м, не более Частота вращения инструмента, с-1 Крутящий момент, кН*м Скорость подачи, м/с Усилие подачи, кН, не более Длина штанги, м Диаметр шнековой / гладкой штанги, мм Скорость передвижения станка, км/ч Давление на грунт, МПа Мощность двигателей установленная, кВт: вращателя механизма подачи (рабочего / маневрового) ходовое оборудования преодолеваемый уклон, градус Габариты в рабочем положении, мм: длина ширина высота Масса станка, т	115; 125 30 4,2 1,8 0--0,25 40 1,85 107/57; 120/65 1,3 0,07 98 40 Н.д 26 15 5200 3250 7200 10	160; 200 24 1,7; 2,3; 3,3 12 0--0,5 65 8,25 155/70 0,9 0,06 105 36/40/50 3,2/30 2Ч14,5 15 7080 3400 12925 25

Таблица 5.

Конструктивные параметры карьерных экскаваторов

Показатели	Модификации карьерных экскаваторов
	ЭКГ- 5А	ЭКГ- 8И	ЭКГ- 6,3ус	ЭКГ-4у	ЭКГ-10	ЭКГ-12,5	ЭКГ-15	ЭКГ-20А
Высота напорного вала, Нв м Радиус напорного вала или кремальерной шестерни, r, м Плечи приложения сил, м: сопротивления копанию, r1 усилия в подъемном канате, r2 веса ковша с породой, r3 веса рукояти, r4 Высота оси пяты стрелы, м Радиус вращения хвостовой части поворотной платформы, м Расстояние от оси вращения экскаватора до оси пяты стрелы, м Ширина кузова, м Радиус копания на уровне стоянки, м	6,4 0,19 5,12 3,12 4,3 0,92 2,5 5,25 2,25 5 9,04	7,9 0,13 8,33 6,4 7,3 2,61 5,01 7,78 2,4 6,51 12,2	9,2 0,13 8,27 6,3 7,15 2,0 4,1 7,78 2,4 6,51 13,5	10,6 0,13 9,56 7,8 8,55 2,9 4,1 7,78 2,4 6,51 14,4	8,7 0,13 7,18 5,2 6,2 1,38 4,1 7,7 2,4 6,51 12,6	9,6 0,2 10,1 8,0 9,05 3,38 4,85 10 3,2 8,01 14,8	9,6 0,19 10,3 8,0 9,15 3,39 4,86 10 3,2 8,04 15,6	11,2 0,36 8,45 6,0 7,25 1,75 5,13 9,6 3,3 10 15,2

Таблица 6.

Технические характеристики карьерных экскаваторов

Параметры	ИЗТМ
	ЭКГ-8И	ЭКГ-12,5
	ЭКГ-4У	ЭКГ-8И	ЭКГ-12,5М	ЭКГ-6,3У
Вместимость ковша, м3: стандартного (основного) сменного Длина стрелы, м Длина рукояти, м Радиус черпания, м, не более Высота черпания, м, не более Радиус выгрузки, м, не более Усилие на блоке ковша, кН, не более Усилие напора, кН, не более Скорость подъема ковша, м/с Скорость напора, м/с Частота вращения платформы,мин-1 Мощность двигателей, кВт: сетевых механизма подъема механизма напора механизма поворота ходовой части Ширина гусеницы, м Длина гусеницы, м Скорость передвижения, км/ч Тяговое усилие хода, кН, не более Среднее давление на грунт, МПа Конструктивная масса, т Рабочая масса, т Время цикла при угле повороте 90°, с	4 5 20,6 15 23,7 22 22,14 450 270 1,36 0,61 2,78 630 2Ч190 100 2Ч100 2Ч54 1,1;1,4 8 0,42 1800 0,196 332 367 30	8 6,3;10 13,35 11,43 18,4 13,5 16,2 800 400 0,94 0,41 2,78 630 2Ч190 100 2Ч100 2Ч54 1,1;1,4 8 0,42 1800 0,204 337 370 26	12,5 16 18 13,6 22,6 15,6 20 1250 600 1,1 0,61 2,78 1250 2Ч450 140 3Ч175 2Ч100 0,9 13 0,43 4600 0,2 638 660 28	6,3 8 31 23 35 30 33 700 500 1,6 0,7 2,78 1250 2Ч450 140 3Ч175 2Ч100 0,9 13 0,43 4600 0,2 654 673 35
Вместимость ковша, м3: стандартного (основного) сменного Длина стрелы, м Длина рукояти, м Радиус черпания, м, не более Высота черпания, м, не более Радиус выгрузки, м, не более Усилие на блоке ковша, кН, не более Усилие напора, кН, не более Скорость подъема ковша, м/с Скорость напора, м/с Частота вращения платформы, мин-1 Мощность двигателей, кВт: сетевых механизма подъема механизма напора механизма поворота ходовой части Ширина гусеницы, м Длина гусеницы, м Скорость передвижения, км/ч Тяговое усилие хода, кН, не более Среднее давление на грунт, МПа Конструктивная масса, т Рабочая масса, т Время цикла при угле повороте 90°, с	10 8;12,5; 16 13,85 11,8 18,4 13,5 16,2 1000 500 0,95 0,61 2,78 630 2Ч250 140 2Ч140 2Ч60 1,1; 1,4 8 0,5 1800 0,28-0,22 337 390	15 - 18 13,58 22,6 16,4 20 1470 628 1,1 0,6 2,41 1250 2Ч500 200 3Ч150 2Ч100 0,9 13 0,43 4508 0,206 636 672	5 - 10,5 7,8 14,5 10,3 12,65 500 205 0,87 0,95 3 250 200 54 2Ч60 54 0,9 6 0,55 800 0,212 157 197	20 18; 23 17 11,9 21,6 17,9 19,4 1800 1500 1,08 0,74 2,5 2500 2Ч500 2Ч150 4Ч150 2Ч150 1,4 10,8 0,9 5000 0,3 930

Таблица 7.

Погрузчики одноковшовые фронтальные

Показатели	Гусеничные	Колесные
	ТО-10А	ТО-24А	ТО-18А:	ТО-25	ТО-11	ТО-21-1
Базовый трактор	Т-130.1.Г-2	ТП-330	Специальное шасси	Т-158	К-702	Опытный тягач
Тяговый класс трактора, кН	100	250	--	30	60	250
Грузоподъемность, т	4	10	3	3	4	15
Вместимость основного ковша, м3	2	5	1,5	1,5	2	7,5
Высота разгрузки ковша, мм	3200	3800	2750	2770	3200	4500
Вылет кромки ковша при разгрузке, мм	1100	1700	1040	1268	1275	1700
Ширина ковша, мм	2900	3724	2440	2572	2800	4400
Скорость движения, км/ч:
вперед	3,7--12,45	0--13,5	0--44	0--37	0--40	0--25
назад	3,56--9,9	0--13,5	0--25,2	0--37	0--40	0--26
Габариты, мм	7 500Ч Ч2 900Ч Ч3 087	8 925Ч Ч3 724Ч Ч3 500	7 200Ч Ч2 440Ч Ч3 045	7 000Ч Ч2 572Ч Ч3 335	5 330Ч Ч 2800Ч Ч3 535	13 595Ч Ч4180Ч Ч5010
Масса эксплуатационная, кг	21 500	52 640	9 950	10 000	19 900	73 200

Размещено на Allbest.ru