3.1.4 Маса ковша

а) Маса заповненого ковша

Маса визначається по таких складових: маса самого ковша m_к, маса породи в ковші m_п, маса коромисла ковша m_кор і маса підвісних блоків m_бл.

mк.з.= mк + mп + mкор + mбл, т (6)

де m_к – маса порожнього ковша, т;

m_п – маса породи в ковші, т;

m_кор – маса коромисла, т;

m_бл – маса блоків, т.

б) Маса порожнього ковша по металоємності

mк = kк Ек, т (7)

де k_к – коефіцієнт, який враховує металоємність ковша; k_к = 1,6 – 2,4 (додаток 1).

в) Маса породи в ковші

mп = Ек ∙kн V/kР, т (8)

де V – об’ємна маса породи, т/м³.

г) Маса коромисла ковша

mкор = 0,15 mк, т (9)

д) Маса блоків поліспаста ковша

mбл = 0,12 mк, т (10)

е) Маса порожнього ковша

mк.п. = mк + mкор + mбл, т (11)

є) Маса екскаватора

mе = kе Ек, т (12)

де k_е – коефіцієнт питомої металоємкості, т/м³: для кар’єрних лопат k_е = 2 – 20 т/м³, для розкривних лопат k_е = 55 – 110 т/м³, приймається в залежності від об’єму ковша (додаток 2).

3.2. Розрахунок геометричних параметрів робочого обладнання

Довжина стріли визначається за формулою:

Lстр = Кстр , м; (13)

Довжина рукояті обчислюється за формулою

Lрук = Крук , м; (14)

де К_стр – емпіричний коефіцієнт, для видобувного обладнаннях К_стр = 1,8–1,85, а розкривного – К_стр = 2,3 – 4,5; К_рук – емпіричний коефіцієнт приймається в межах для кар’єрних мехлопат К_рук = 1,25 – 1,8, а на розкриних – К_рук = 2,1 – 2,9.

Маса рукояті і стріли визначається за формулою:

, т (15)

де К_рук та  – емпіричні коефіцієнти: К_рук = 0,358,  = 0,467 – 1,86.

При роботі екскаватор знімає стружку. Ця модель стружки при розрахунку є складною, і вона може бути приведена до розрахункової, що являє собою елементарну геометричну фігуру (рис. 10).

Рис. 10. Модель для розрахунку параметрів стружки, яку знімає екскаватор

а) реальна модель; б) розрахункова модель

Маємо:

(16)

Тоді

, м (17)

де Н – висота вибою екскаватора (довжина стружки, що виймається), м.

3.3. Розрахунок підйомного механізму екскаватора

3.3.1. Підйомний механізм служить для підйому і опускання ковша. Кінематична схема підйомного механізму екскаватора ЕКГ – 8И наведена на рис. 11. Механізм складається з підйомної лебідки, блоків і канатів. Лебідка приводиться в рух двома електродвигунами. Двигуни з`єднані з редуктором двома пружними муфтами. На вихідні вали редукторів насаджені барабани, на яких закріпляються підйомні канати. Гальмування підйомного механізму при роботі здійснюється за допомогою протиструму приводних двигунів.

Привод механізму підйому ковша механічної лопати сприймає такі навантаження: при черпанні породи – від опору породи копанню і ваги ковша з породою; при повороті платформи до розвантаження – від ваги ковша з породою; при повороті платформи до вибою – від ваги порожнього ковша.

Рис.11 Кінематична схема підйомного

механізму екскаватора ЕКГ – 8И

1 – електродвигун ДПЕ – 62А; 2 – гальмо;

3 – муфта; 4 – підшипник; 5 – гальмо;

6 –  електродвигун ДПЕ – 82А; 7 – редуктор;

8 – барабан; 9, 10 – підшипник; 11 – барабан;

12 – 14 – шестерні

3.3.2. Розрахункова схема для визначення зусилля на канатах при підйомі і напорі наведена на рис.12.

Рис. 12. Схема для розрахунку зусилля на канатах при підйомі і напорі

Розрахункова сила опору породи копанню на зубах ковша– дотична складова:

РО1 = Кf ∙Bк∙h, МН (18)

де К_f – питомий опір породи копанню, МН/м².

– максимальна сила напору в кінці копання (нормальна складова):

PO2 = Кнап·РО1, МП (19)

де К_нап – коефіцієнт, який залежить від конструкції робочого обладнання і величини площадки затуплення зубів К_нап = 0,1 – 1,05.

Швидкість підйому ковша визначається за формулою:

Vп = Н/tк, м/с (20)

3.3.3. Розрахунок зусилля підйому в кінці копання

Максимальне розрахункове зусилля на канатах підвіски ковша в кінці копання:

SпІІ = (PO1r1 + GКВ∙r3)/r2 (21)

Параметри: r₁, r₂ , r₃, G_К, В розраховуються за формулами:

	r2 = Lр/2, м; (22)
	r1 = r2 + Lк, м; (23)
	r3 = r2 + Lк/2, м; (24)
	GкВ = mк∙В∙g, Н. (25)

Зусилля на канаті з урахуванням поліспастної системи розраховується за формулою:

SкІІ = SпІІ/Nпл∙Uп (26)

де N_пл – кількість поліспастів;

U_п – кратність поліспаста.

Швидкість навивки канатів на барабани обчислюється за формулою:

VбІІ = Uп∙Vп , м/с (27)

Потужність лебідки підйому в кінці копання

NпІІ=2SкІІ·VбІІ (28)

3.3.4. Розрахунок зусиль повороту на розвантаження

Зусилля в канатах при повороті на розвантаження:

SпІV = (Gр·r4 + GкВ · r3)/r2, МП (29)

Параметри: r₂, r₃, r₄, G_к, В розраховуються за формулами:

	r2 ≈ Lр (30)
	r3 = 0,8·Lр, м; (31)
	r4 = 0,43·Lр, м; (32)
	Gр = mрук·g (33)

Швидкість навивки каната на барабан при повороті на розвантаження складає 0,1 – 0,3 від V_п, тоді

VпІV = 2·(0,1...0,3)·Vп, м/с (34)

Потужність лебідки при повороті на розвантаження визначається за формулою:

	NпIV = 2·SкІV·VпІV, кВт (35)

3.3.5. Розрахунок зусиль в канатах при спуску ковша у вибій

Зусилля в канатах при спуску ковша у вибій знаходиться за формулою:

SпІ = Gк.п∙r3/r2, H (36)

Параметри: r₂, r₃, G_к.п розраховуються за формулами:

	r2 = Lр/2, м (37)
	r3 = 0,58· Lр, м; (38)
	Gк.п = mк.п·g, Н (39)

Швидкість навивки каната при спуску ковша у вибій. Спуск ковша проводиться в режимі послаблення поля збудження двигунів і складає:

VпІ = 2·(1,1...1,3)·Vп,м/с (40)

Потужність лебідки при спуску ковша:

	NпІ = 2VкІSпІ, кВт (41)

Середньозважена потужність лебідки підйому ковша визначається за формулою:

Nп = (NпІІtк + NпІVtр + NпІ/t3)/tцη (42)

де  – коефіцієнт запасу потужності, приймається 0,9.