4. Приклад розрахунку параметрів кар’єрного екскаватора “пряма лопата”

Вихідні дані для розрахунку

Завдання:

Розрахувати основні параметри та потужності приводів механізмів екскаватора «пряма механічна лопата» за наступних умов:

1. Категорія порід по важкості екскавації IV.

2. Щільність гірських порід, що розробляються – V = 3,2, т/м³.

3. Висота уступу – H = 8, м;

4. Завантаження в : автотранспорт;

5. Технічна продуктивність – Q_техн = 760, м³/год.

Технічні параметри екскаваторів, вихідні дані для розрахунків по кожному індивідуальному завданню та варіанту наведені в табл. 1 та додатку 1.

Схема роботи екскаватора пряма механічна лопата показані на рис. 9.

Схема для розрахунку зусиль на механізмах та канатах екскаватора наведена на рис.12.

4.1. Розрахунок параметрів екскаватора

4.1.1) Об’єм ковша ек

Об’єм ковша екскаватора вибирається з урахуванням продуктивності роботи, категорії порід, тривалості робочого циклу екскаватора, так щоб отримати серійну модель екскаватора (2; 4,6; 5,2;8; 12; 20):

м³,

де Q_техн = 760 м³/год – продуктивність екскаватора;

k_н – коефіцієнт наповнення ковша екскаватора, для певної категорії порід;

k_р – коефіцієнт розпушення породи в ковші, для певної категорії порід;

t_ц = 28 с – тривалість одного робочого циклу.

За результатами обчислення приймаємо серійний екскаватор ЕКГ – 8И, з об’ємом ковша 8 м³.

4.1.2 Тривалість виконання окремих операцій за цикл роботи

Тривалість копання t_к екскаватора складає (0,4 – 0,55) від загальної тривалості циклу t_ц. Виходячи з цього положення, розраховуються середні тривалості операцій завантаження t_з та розвантаження t_Р:

t_к = (0,4 – 0,55) ∙ t_ц = 0,5 ∙ 28 = 14 с;

t_з = t_Р = (t_ц – t_к)/2 = (28 – 14)/2 = 7 с,

де t_ц = 28 с – тривалість циклу.

4.1.3 Розміри ковша

Розміри ковша визначаються за формулами :

а) ширина ковша:

В_к = м

б) довжина ковша:

L_к = 0,77 ∙ В_к = 0,77 ∙ 2,4 = 1,84 м.

в) висота ковша:

h_к = 0,75 ∙ В_к = 0,75 ∙ 2,4 = 1,8 м.

Таким чином, ківш повинен мати геометричні розміри 2,4 х 1,84 х 1,8 м.

4.1.4 Маса ковша

а) Маса заповненого ковша

m_К.З = m_к + m_п + m_кор + m_бл = 19,2 + 17,7 + 2,88 + 2,3 = 42,08 т,

б) Маса порожнього ковша по металоємності

m_к = k_к ∙ Е_к = 2,4 ∙ 19,2 т,

в) Маса породи в ковші

m_п = Е_к ∙ k_н ∙ V/k_р = 8 ∙ 0,9 ∙ 3,2/1,3 = 17,7 т.

г) Маса коромисла ковша

m_кор = 0,15 ∙ m_к, = 0,15 ∙ 19,2 = 2,88 т.

д) Маса блоків поліспаста ковша

m_бл = 0,12 ∙ m_к = 0,12 ∙ 19,2 = 2,3 т.

е) Маса порожнього ковша

m_К.П = m_к + m_кор + m_бл = 19,2 + 17,7 + 2,3 = 24,38 т.

є) Маса екскаватора

m_е = k_е∙ Е_к = 35 ∙ 8 = 280 т.

де k_е = 35 т/м³ – коефіцієнт питомої металоємності (додаток 2).

4.2 Розрахунок геометричних параметрів робочого обладнання

Довжина стріли визначається за формулою:

L_стр = К_стр = 1,8 = 11,8 м.

Довжина рукояті обчислюється за формулою:

L_рук = К_рук = 1,75 = 11,5 м,

де К_стр = 1,8, К_рук = 1,75 – емпіричні коефіцієнти.

Маса рукояті і стріли визначається за формулою:

m_рук = К_рук · Е_к ^ ·L_рук = 0,358 ∙ 8^0,467 ∙ 11,5 = 10,87 т,

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

При роботі екскаватор знімає стружку, яка показана на рис. 10, але оскільки ця модель є складною для розрахунку, ми приводимо її до елементарної геометричної фігури рис. 10б.

Маємо:

м,

де Н = 8 м – висота вибою екскаватора.