10.7. Розрахунок продуктивності одно- і багатоковшевих екскаваторів

Теоретична (паспортна) продуктивність (П_П) залежить від потужності двигунів, лінійних розмірів робочого устаткування, розрахункової місткості і форми ковша, кінематичної схеми і розрахунково–конструкторських швидкостей руху робочого органа. Для механічних лопат П_П розраховують при куті повороту на розвантаження, рівному 90 град., висоті черпання, рівній висоті напірного вала, номінальної кутової швидкості повороту і розвантаженні у відвал. Для драглайна з кутом повороту рівним 135 паспортна продуктивнiсть становить:

П_П = 60Еп, м³/год,

де Е – місткість ковша, м³; n – конструктивно-розрахункова кількість ковшів, що розвантажуються за хвилину.

Для ланцюгових екскаваторів значення n установлюють за розрахунковою швидкістю руху, кількістю ланок і кроку ковшевого ланцюга, а для роторних – за швидкістю обертання роторного колеса і кількістю черпаків на роторному колесі.

Технічна продуктивність П_т – максимально можлива годинна продуктивність екскаватора, досягнута в конкретних гірничотехнічних умовах при безупинній його роботі. Годинна технічна продуктивність екскаваторів в щільному тілі визначається:

для багатоковшевих П_{т =}60Еnk_еk_з, м³/год;

для одноковшевих П_т = (3600/t_цт)Еk_еk_з, м³/год,

де k_е = k_н/k_р – коефіцієнт екскавації; k_з = t_p/(t_p+t_м) – коефіцієнт вибою; к_н – коефіцієнт наповнення ковша; к_р – коефіцієнт розрихлення породи в ковші; t_p, t_м – час роботи з одного положення та час маневру при вийманні стружки, шару.

Зі збільшенням кута повороту екскаватора і міцності породи, яка подрібнюється, технічна тривалість циклу збільшується.

Експлуатаційна продуктивність П_е екскаватора визначається з урахуванням використання робочого часу, вона менше технічної і відбиває досконалість організації виймально–навантажувальних робіт, а також суміжних основних і допоміжних робіт. Експлуатаційна продуктивність розраховується в м³ за зміну, добу, місяць, рік і за аналізований період T_p роботи екскаватора

П_е = П_т Т_р η_т, м³,

де η_т – коефіцієнт використання екскаватора в часі.

Залежно від типу застосовуваного устаткування, що працює в комплексі з екскаваторами, величина коефіцієнта η_т складає: 0,55...0,80 – для залізничного транспорту; 0,60...0,75 – для автомобільного; 0,80...0,85 – для конвеєрного транспорту; 0,85...0,90 – при переміщенні безпосередньо у відвал.

При визначенні річної експлуатаційної продуктивності екскаватора необхідно виходити з розрахункової тривалості сезону Т_р, що приймається відповідно до «Норм технологічного проектування... » залежно від прийнятих типів і потужностей застосовуваного устаткування.

10.8. Виймання гірських порід скреперами, бульдозерами та одноковшевими навантажувачами

Колісні скрепери, бульдозери й одноковшеві навантажувачі застосовують на кар’єрах як виймально–транспортне устаткування при виконанні розкривних, видобувних і допоміжних робіт. Вони відокремлюють гірську масу від масиву або навалу, переміщують її в робочому органі та вкладають у відвал або вантажать у транспортні засоби. Навантаження транспортних засобів бульдозерами і скреперами здійснюється шляхом використання спеціальних бункерів.

Колісний скрепер – це самохідний або причіпний до тягача агрегат, що виконує роботи з виймання гірської маси, переміщення і розвантаження на відвалі. Скрепери використовуються при виконанні розкривних і видобувних робіт, спорудженні насипів і проходженні траншей, зачищенні корисних копалин, плануванні й рекультивації та різноманітних допоміжних роботах.

Робочий цикл скрепера починається з заповнення, що виконується при рухові скрепера і зрізанні прошарку породи товщиною 0,2...0,3 м для м’яких і 0,1...0,15 м для щільних і добре подрібнених порід. Після наповнення ківш підіймається, закривається заслінка, і скрепер переміщується до місця розвантаження. На відвалі ківш опускається, піднімається передня заслінка, а задня стінка, переміщуючись по ковші, виштовхує породу. Після розвантаження ківш підіймається, задня стінка відсовується у вихідне положення, і опускається заслінка. Скрепер повертається у вибій, і цикл повторюється. При розробці щільних порід потужними скреперами використовують трактори-штовхачі.

Скреперними вибоями є площадки, подовжній укіс або торець уступу. У першому випадку розробка породи провадиться горизонтальними прошарками, в інших – похилими.

Колісні скрепери порівняно з іншими виймальними машинами мають високу надійність, просту конструкцію, невелику масу і вартість, їхня продуктивність залежить переважно від відстані транспортування.

Бульдозер – гусеничний або колісний тягач, обладнаний лемешем, спроможний робити виймання, переміщення і складування породи. Леміш у бульдозера може бути поворотним і неповоротним. Бульдозери з поворотним лемешем внаслідок меншої жорсткості конструкції на кар'єрах застосовують рідко. Залежно від умов роботи застосовують лемеші різноманітної конструкції. Найбільше поширення одержав зварний леміш коробкової форми, у нижній частині якого закріплений ніж. При розробці щільних порід леміш постачається знімними зубами, що розпушують породу. Керування гусеничними бульдозерами канатне або гідравлічне. На кар’єрах бульдозери використовують при виробництві розкривних і добувних робіт, при відвалоутворенні і рекультивації поверхні відвалів як основне та допоміжне устаткування.

Робочий цикл бульдозера складається з зарізання горизонтального або похилого прошарку, різання його для створення призми волочіння, переміщення породи до місця розвантаження і повернення бульдозера у початкове положення. Робота бульдозера ефективна при переміщенні породи на невеличкі відстані (до 80 м).

Одноковшеві навантажувачі призначені для роботи як виймально–навантажувального або одночасно і транспортного устаткування. Навантажувачі бувають на колісному і гусеничному ходу; перші з них більш маневрені, їх використовують як для навантаження автосамоскидів у вибоях, так і як самостійні транспортні засоби. Навантажувачі виймають м’які поріди безпосередньо з масиву, а зруйновані – із розвалу.

Робочий цикл припускає такі операції: наповнення ковша, піднімання його в транспортне положення, переміщення навантажувача до місця розвантаження, розвантаження ковша й повернення у вибій. Вибій одноковшевого навантажувача може бути торцевим або подовжнім.

Основними недолiками навантажувачів є невеликі розміри робочого устаткування, що обмежує висоту розроблюваного уступу і невелике напірне зусилля.