4.6 Определение основных параметров экскаваторов

Главные параметры экскаваторов задаются при проектировании машин; основные параметры экскаваторов определяют в функции от главных по эмпирическим зависимостям.

Одноковшовые экскаваторы.

Для технико-экономической оценки моделей, имеющих различную массу, вместимость ковшей, длину стрел и т.д., используют показатели или коэффициенты качества. Наиболее просты показатель относительной массы, представляющий собой отношение массы конструкции экскаватора к вместимости его ковша: m_э/Е (т/м³), а также показатель относительной мощности, представляющий собой отношение мощности привода к вместимости ковша: N/Е (кВт/м³).

Эти показатели, казалось бы, не учитывают, прежде всего, длины стрел сравниваемых экскаваторов и тем самым величину работы по перемещению породы, которую каждый из них в состоянии совершить. Однако, масса экскаватора пропорциональна длине стрелы L_c и вместимости ковша Е, что позволяет принять показатели относительной массы и энерговооруженности с известной степенью приближения в качестве объективного критерия, характеризующего технический уровень машины.

Многие линейные, массовые, энергетические и скоростные параметры, а также время рабочего цикла экскаваторов с достаточной для инженерных расчетов точностью могут быть определены в зависимости от вместимости ковша Е (м³), длины стрелы (высоты черпания) и выбранного типа рабочего оборудования по эмпирическим зависимостям.

Технический уровень одноковшовых канатных карьерных экскаваторов, принято оценивать коэффициентом К_m.c (т с²/м⁴) Н. Г. Домбровского, учитывающим также время цикла t (с) и наибольший радиус копания R_p (м) по формуле

К_m.c = m_эt²/Е R_p. (4.6.1)

Многоковшовые экскаваторы. Масса многоковшового экскаватора m_э (т) может быть определена по следующим эмпирическим зависимостям:

цепного

m_э = k Q_т.ч H_ц К_F,

где k – коэффициент, равный (0,23÷0,28) для экскаватора на рельсовом и (0,3÷0,36) на гусеничном ходу; H_ц – максимальная глубина копания, м;

роторного

_____

m_э = k H_р ³√Q_т.ч H_р ,

где k – коэффициент, равный 1,7 для экскаватора с невыдвижной стрелой и 2,05 для экскаватора с выдвижной стрелой; H_р – максимальная высота копания, м.

Масса роторного экскаватора с малыми линейными параметрами

___

m_э = 2,15 · 10^-2 К'(a + L_c) Q_т.ч ³√ K_{F ,}

где а – расстояние от оси подвеса роторной стрелы до оси поворота верхнего строения экскаватора, м; L_c – длина роторной стрелы, м; К' = 6,55/(Q_т.ч + 210) + 3,5 · 10^-з;

Степень технического совершенства многоковшовых экскаваторов, особенно роторных, принято оценивать коэффициентом К'_m.c (т · ч/м³), определяемым по формуле

К'_m.c = m_э/Q_т.ч H_к ,

где Q_т.ч – теоретическая производительность по рыхлой массе, м³/ч; H_к = H_ч + H_г – суммарная высота черпания выше и ниже горизонта установки, м.

Уточненный показатель К"_m.c (т · ч/м⁶), учитывающий коэффициент сопротивления копанию К_F (МПа), давление на грунт р_ср (МПа), а также максимальные вылеты, соответственно, оси ротора (или натяжной звездочки ковшовой цепи) L₁ (м) и барабана разгрузочного конвейера L₂ (м), используется для сравнения многоковшовых экскаваторов одного класса:

К"_m.c = m_э р_ср/(Q_т.ч К_F H_к L₁ L₂).

Поскольку удельное усилие сопротивления копанию К_F не всегда известно, его иногда заменяют отношением общей установленной мощности электрооборудования N_у (кВт) к установленной мощности двигателей привода роторного колеса N_р (кВт), тогда коэффициент технического совершенства E₃ (т ч/м⁶) принимает вид

К"_m.c = m_э N_у/(Q _т.ч N_р H_к L₁ L₂).

Данное выражение также используется для прогнозирования эффективности проведения модернизации базовой модели экскаватора.

Установленные мощности N_у (кВт) цепного и роторного экскаваторов

__

N_у = К₂ Q_т.ч (10 К_F + 0,17 H_к + 1,3 K_F √H_k ),

где К₂ = 0,033 и 0,026 – коэффициенты, соответственно, для цепного и роторного экскаваторов.

Установленная мощность двигателей роторного экскаватора N_у (кВт) может быть ориентировочно определена также по зависимости

N_у = (1,1÷1,2) m_э.