Литература

1. ПодэрниР.Ю.Горныемашиныдля открытыхгорныхработ.В2-хч.М.: МГИ, 1999

2. ПодэрниР.Ю.Горныемашиныикомплексыдляоткрытых горныхработ.М.:Недра,1985

3. Справочникмеханикаоткрытыхработ.Экскавационно-транспортныемашиныцикличногодействия.Подред.М.И.Щадова,Р.Ю. Подэрни. М.:Недра.

Производительностьэкскаваторовимерыее повышенияОпорныесловаитермины

Теоретическая,техническаяиэксплуатационнаяпроизводительностьэкскаватора,трудностьразработкигорноймассы,конструктивно-производственнаянадежностьэкскаватора,качествозабоя,квалификация,машиниста,времяцикла,числоразгрузокковшейвминуту,коэффициентэкскавации,коэффициентиспользования,работоспособноесостояниемашины.

Косновнымфакторам,влияющимнапроизводительностьэкскаватора,относятсяследующие:

• трудностьразработкигорноймассы,котораяоцениваетсякатегориейпородыиеесостоянием.Приразработке,например,влажнойглинистойпороды,котораяналипаетнаковш,уменьшаетсяполезныйобъемпоследнегоиувеличиваетсяпродолжительностьциклаиз-заболеедлительнойразгрузкиковша.Взимнихусловияхплохораздробленныймерзлыйгрунттакжеснижаеткоэффициентнаполненияковша;

• технические данные, состояние и конструктивно-производственная надежностьэкскаватора;

• квалификациямашиниста;

• качествозабоя,оцениваемоееговысотой,условиямиподходатранспортакместупогрузки,освещенностью;

• организацияработ,зависящаяотдостаточноститранспортныхсредств,состояниядорог,своевременногоснабжениятопливом,энергией,запаснымичастямии т. п.

Различаюттеоретическую(паспортную),техническуюиэксплуатационнуюпроизводительностиэкскаватора.

Теоретическаяпроизводительностьэкскаватора—количествопродукции(втоннахиликубическихметрах),котороеможетбытьвыработановединицувремени(обычнозачас)принепрерывнойегоработе.Условияработыберутсяпредположительноодинаковымидлявсехмашин,коэффициентынаполненияковша(К)иразрыхленияпороды(К_р)принимаютсяравнымиединице.Уодноковшовыхэкскаваторовприрасчететеоретическойпроизводительностипринимаются:одинаковымиуголповоротанавыгрузку(90°улопати135°-удраглайнов),высотачерпания(доуровнянапорноговала—длялопат)иноминальнымискоростирабочихдвиженийиудельныесопротивленияпородыкопанию.Умногоковшовыхэкскаватороврасчетведетсяпочислуковшей,разгружающихсяв1минприноминальномрежиме(скоростирезания),удельном сопротивлениипородыкопаниюикоэффициентахК_риК_н,равныхединице.

Теоретическаяпроизводительностьдляданноймашинывсегдаодинакова,иповыситьееможнотольковнесениемусовершенствованийвееконструкцию.Поэтомутеоретическаяпроизводительностьпозволяетсравниватьразличныемашиныиоцениватьихсовершенство.Теоретическаяпроизводительностьмашиныуказываетсяв еепаспорте.

Техническаяпроизводительность—максимальнаяпроизводительностьдляданногоэкскаватораприегонепрерывнойработевданномзабоезаединицувремени.Рассчитываетсясучетомконкретныхусловийработы:категорийпород,коэффициентовразрыхленияпородыинаполненияковшапринепрерывнойработе,атакжесучетомперерывоввработе,неизбежныхдляданноготипамашины(например,уодноковшовогоэкскаватораприегопередвижении,ауроторного—приизменениинаправленияповоротастрелыипередвиженииприподходекзабою).Сравниваятехническуюпроизводительностьэкскаваторов,рассчитаннуюдля одинаковыхусловий,можновыяснить,какаямашина лучшеподходит дляданныхусловий.

Эксплуатационнаяпроизводительность—этодействительныйобъемгорноймассы,отработанныйэкскаваторомзаопределенныйпериодэксплуатации.Онарассчитываетсясучетомнеизбежныхорганизационныхитехнологическихпростоев:учитываютсяпотеривременинаприемкусменыиосмотрмашины,смазку,заменуподвижногосостава.Эксплуатационнаяпроизводительностьчисленноменьшетехнической.Еевеличинаотражаетсовершенствоорганизацииработыэкскаватораивсехобслуживающихегомашин.Эксплуатационнаяпроизводительностьможетбытьсменной,месячнойигодовой(впоследнихслучаяхучитываютсяпотеривременинаремонтныеосмотры,текущиеикапитальныеремонты).Внаибольшеймерехарактеризуеторганизациюработынаданномпредприятии(нетолькоподобычеполезногоископаемого,ноипообслуживаниюэкскаваторов,снабжениюихзапаснымичастями)годоваяпроизводительностьэкскаватора.

Теоретическая(часовая)производительностьэкскаватораQ_теор.(м³/ч)по рыхлоймассе

Q_теор.=60Еn_Z

гдеЕ —емкостьковша, м³,

n_Z—числоразгружаемыхвминутуковшей,мин^-1.

Длямногоковшовыхэкскаваторовn_{Zуказывается}втехническойхарактеристике,дляодноковшовыхэкскаватороввтехническойхарактеристикедаетсядлительностьциклаt_ц,иQ_{теоррассчитывается}поформуле

Q_теор=3600Е t_ц^-1

Продолжительностьциклаобычноуказываетсядляуглаповорота,равного90°.Дляугловповорота,отличныхот90°,времяциклаумножаютнакоэффициенткорректировки,которыйприводитсявсправочниках.

ТехническаяпроизводительностьQ_т(м³/ч) равна

t

^Qт^=Qтеор^{Кн p}

К_рtpt_п

гдеК_ниК_р—коэффициентысоответственнонаполненияковшаиразрыхленияпороды(берутсяизсправочника),

t_р—длительностьнепрерывнойработыэкскаваторасодногоместастоянияилиприодномнаправлениидвижениярабочегооргана(для многоковшовыхэкскаваторов);

t_п—длительностьоднойпередвижки(дляодноковшовыхэкскаваторов)илипеременынаправлениядвижениярабочегооргана(длямногоковшовых);

К_э=К_н/К_р—коэффициентэкскавации.

ЭксплуатационнаяпроизводительностьQ_Э,(м³/смену)равна

Q_Э=Q_{тТсКвКу}

гдеТ_с—длительностьсмены,ч;К_в—коэффициентиспользованияэкскаватораповремени,К_у–коэффициентвлиянияуправления.Дляэкскаваторов,работающихспогрузкойвжелезнодорожныевагоныК_в=0,55÷0,8;спогрузкойвавтосамосвалы,наконвейерыивотвалК_в=0,8÷0,9.коэффициентК_{уучитывает}степеньсовершенствацепейуправленияэкскаватора,наличие автоматизацииуправления,квалификациюмашиниста,ипринимаетсяК_у=0,88÷0,98.

Втехнологическомпотокемашин,образующихкомплекс,определяющимфакторомявляетсяпроизводительностьвыемочно-погрузочноймашины:

Q_к=N En T_cKэ

K^i=NLVK^i=Nn^Vт

T_c=Nn

V_у

T_cKⁱ

К

К

в в в

р р

гдеn—числоциклов вчас;

в

K^i—коэффициентиспользованияданного оборудованияповремени;

N—числоединицоборудования,занятыхвданном потоке;

L—производительностьбуровогостанкавсмену,

V—выходгорноймассыс1 мскважины,

V_т—емкостьтранспортногососуда,м',

V_у—объемгорноймассы,перемещаемыйотвалообразователемзацикл,м³;

Производительностьвыемочно-погрузочноймашины,входящейвкомплекс(вкачествекоторойнижерассматриваетсяроторныйэкскаватор),зависитот:

• конструктивных,кинематическихилинейныхпараметров,атакжединамическиххарактеристикэкскаватора;

• физико-механическихсвойствразрабатываемыхпородиихсостояниявмоментэкскавации,транспортировкиилиотвалообразования;

• технологическихусловийпримененияэкскаватора,структурногосоставакомплекса,организациирабочегопроцессанагорномпредприятии(принятаясистемаППР),надежностиэлементов,входящихвкомплекс,иквалификацииобслуживающегоперсонала.

Всоответствиисостепеньюучетаперечисленныхвышефакторовразличаюттеоретическую,техническую,забойнуюиэксплуатационнуюпроизводительностикомплекса.

Теоретическаяпроизводительностьопределяетсяконструкциеймашиныидляконкретноймоделиявляетсяпостоянной.ТехническаяжепроизводительностькомплексаQ_т.к(м³/ч)измеряетсяпоплотноймассеихарактеризуетсятехническойпроизводительностьюэкскаватораприегонепрерывнойработевсоставегорно-транспортногокомплексавконкретныхгорно-геологическихусловиях:

Q_т.к=Q_{тKэηFηγ=573Е}Zω_{maxKэηFηγ}

гдеη_F—коэффициент,характеризующийснижениепроизводительностиэкскаваторавзависимостиототношенияфактическогокоэффициентаудельногосопротивленияпородыкопанию(К_F')кпринятомукоэффициентуприрасчетемощностиприводовротораимеханизмаповорота(К_F);

η_γ—коэффициент,характеризующийснижениепропускнойспособностиконвейеровпогорноймассевзависимостиототношенияплотностипородыγ,принятойприрасчетемощностиприводаконвейеров,кконкретнойплотностичпороды,подлежащейтранспортированиюэкскаватором;ω_max—наибольшаяугловаяскоростьвращенияроторасZковшамиприрасчетномК_F,рад/с.

Действительноезначениетехническойпроизводительностиограничивается:приразработкепородсК_F'≤К_F-мощностьюприводовротораимеханизмаповорота;приразработкепородсγ

≥γ_р-пропускнойспособностьюконвейеровпогорноймассе.Поэтомуосновныепараметрытранспортно-отвального(погрузочного)оборудования,работающеговкомплексесроторнымэкскаватором,следуетопределятьприη_F=η_γ=1иК_н=1

ЗабойнаяпроизводительностьQ_{з.копределяется}фактическойтехническойпроизводительностьюэкскаватора,которуюонможетобеспечитьвконкретныхусловияхзабоя.Онаопределяетсясучетом затратвременинавыполнение экскаватором всехэлементовопераций,обусловленныхсхемойотработкизабоя,исоставляет

^Qз.^=Qт^КТ^Ку.ф.

К_Т—коэффициенттехническивозможнойнепрерывностиработы(иликоэффициентзабоя).Определяетсякакотношениетеоретическиминимально-необходимоговремени,расходуемогонаотработкублокаобъемомVспроизводительностью,равнойтехническойпотех:ккфактически

Т

ф

затраченномувремениТфнаотработкутогожеблока; К_у.ф= ^р

/Т_ф—коэффициент

управления,характеризующийсоотношениемеждуфактическимизатратамивременипривыполнениикакрабочих,такивспомогательныхэлементовопераций,ирасчетными,предусмотреннымикоэффициентаминепрерывностиК_Т,работы.

НапрактикенавеличинуТ_{фоказывает}влияниестепеньсовмещенияэлементовоперацийвовремени.Наибольшийинтереспредставляюткрайниеслучаи,аименно:работасполнымотсутствиемсовмещенияэлементовоперацийисмаксимальнымсовмещением,таккаконихарактеризуютдиапазонвариациикоэффициентаК_у.фприоднихтехжеусловияхэксплуатации.

Эксплуатационнаяпроизводительностьявляетсяоднимизосновныхтехнико-экономическихпоказателейработыроторногоэкскаватораигорно-транспортногокомплексавцелом,выражаетсявкубическихметрах,полученныхзасмену,месяц,сезонилигодэксплуатации,иопределяетсякакQ_э.к=V_д∕Т;гдеV_д—действительныйобъемгорноймассы

(м³),отработаннойэкскаваторомзарассматриваемыйкалендарныйотрезоквремени

ПриняторассматриватьV_д(м³)какпроизведениепроизводительностиQ_э.кнапланируемоевремяработы,определяемое,всвоюочередь,произведениемрасчетногочислачасовработывсутки,рабочихднейвнеделю(месяц,сезон,год)икоэффициентатехническогоиспользованиямашины.ОднакоуказанныйметодрасчетаV_дгорно-транспортногокомплексанеучитываетнадежностиегоэлементов,параметрысистемытехническогообслуживанияинеотражаетвероятностнуюприродупроцессатехническойэксплуатации.СбольшойстепеньюточностиV_дможетбытьоценентолькосучетомструктурыгорно-транспортногокомплексаиизмененияеготехническогосостояниявовремени.Естественно,чтоэкскавация,транспортировкаиотвалообразованиемогутпроизводитьсятолькоприработоспособныхсостоянияхгорно-транспортногокомплекса,характеризуемыхвероятностямиP_i(t)егопребываниявомножествеработоспособныхсостояний(i—порядковыйномерработоспособногосо-стояниякомплекса),т.е.

n

^Qэ.к=Qз.к.i^Pi^t

i1

Выражениепредставляетсобойчасовуюэксплуатационнуюпроизводительностькомплексазаодинмежремонтныйпериод,гдеQ_з.к.i—забойнаяпроизводительностькомплексавi-омработоспособномсостоянии.

ЗапроизвольныйпромежутоквремениэксплуатационнаяпроизводительностькомплексаQ_э,вединицувремениtравна

k^tn

Q_{э=}Q_з.к.iPitdt

1_0i1

гдеk—числомежремонтныхпериодовзарассматриваемыйкалендарныйпромежутоквремени.

Приравенствемежремонтныхпериодоввформулезнаксуммызаменяетсячисломпланово-предупредительныхремонтов.

Наличиевтехнологическойлиниипромежуточногосклада(бункера)устраняетжесткуюзависимостьвзаимодействующихзвеньевиспособствуетповышениюпроизводительноститехнологическойлинии.Максимальныйпределпроизводительностиопределяетсяэксплуатационнойпроизводительностьюлимитирующегозвена.

Приналичиипараллельныхиразветвленныхструктуркомплексноймеханизацииостановкаоднойизпараллельныхлинийиливетвейнепрекращаетработыкомплексамашин,атолькоснижаетегопроизводительность.

Дляпроизводительногоиспользованияэкскаватора,особенновтяжелыхгорно-геологическихисуровыхклиматическихусловиях,необходимовыполнениерядаэксплуатационно-техническихмероприятий,обеспечивающихэффективнуюибезаварийнуюработу,таких,какподдержаниеработоспособногосостояниямашины, определяющегоготовностьпоследнейкэксплуатации;правильнаяподготовказабояиобслуживаниемашинымашинистомвысокойквалификации.

Работоспособноесостояниемашиныдостигаетсясвоевременнымиправильнымтехническимобслуживанием,предусматривающим:периодическийосмотрееузлов(согласноинструкциипоэксплуатации),своевременнуюинадежнуюсмазкумеханизмов,периодическуюрегулировкуизнашиваемыхмеханизмовисоединений,очисткумеханизмовотпылиигрязи,сво-евременнуюихзамену,атакжеремонтсогласнографику.

Правильноподготовленныйзабойдолженспособствоватьдлительнойбезостановочнойработеэкскаватора,чтовозможнопридостаточныхобъемахобрушенныхпородинадлежащемкачествеихдроблениявзрывом(илирыхлителем)срегламентированнымвыходомнегабаритов.

Путьпередвиженияэкскаваторавзабоеследуеттщательновыравниватьиочищатьоткрупныхкамнейиосыпей,чтобыпредохранитьходовоеоборудованиеотперегрузокиполомок,атакжеуменьшитьзатратывремениназачисткузабоя.Длямощныхмашинвыполнениеэтихработосуществляетсябульдозером,обслуживаниекоторогозачастуюпоручаетсямашинистуходовогооборудованияэкскаватора.Площадкадляработывзабоедолжнабытьгоризонтальнойвоизбежание перегрузкимеханизмовповорота.

Приработепоперечныйнаклонодноковшовогодвухгусеничногоэкскаваторадопускаетсянеболее2°, при этомгусеницынатяжнойосьюдолжны бытьориентированывсторонузабоя.

Квалификациямашиниставключаетвсебякомплекснавыковирабочихприемов,которыепозволяютработатьбезударовиперегрузокмеханизмов.Машиниствысшейквалификациизавремяцикласовершаетминимальноечисломанипуляцийкомандоконтроллерами,правильноустанавливаетмашинуотносительнозабоя,умелоосуществляетпроцесснаполненияковшавзабоеизагрузкутранспортныхсредств.

Заполнениековшапородойявляетсянаиболееответственнымэлементомцикла(30—40%),исокращениеегодлительностидостигаетсяправильнымвыборомтолщиныстружки,местазаполненияковшаиприменениемрядадругихприемов.Так,приотработкевысокихуступоввскрышнымилопатамисчитаетсяправильнымсначаласниматьверхнююполовинууступа.Приэтомопасностьосыпаниякрупныхкусковпороды

суступасводитсякминимумуивтожевремясокращаетсядлительностьрабочегоцикла,таккакненужноопускатьковш к подошвеуступаприкаждом черпании.

Сокращениепродолжительностизаполненияковшапривысокомзабоекарьернымимехлопатамиможнодостичь,производячерпаниевнижнейегочастиисоздаваятемсамымне-большойидопустимыйпотехникебезопасностикозырек.Вперерывахмеждуподачейтранспортныхсредствэтоткозырекобрушаютковшомэкскаватора.

Намехлопатах,особенновскрышных,целесообразноприменятьвесовыеиндикаторызагрузкиковша,позволяющиемашинистуконтролироватьстепеньегонаполнения.Машинистдолженначинатьповоротсразуже,кактолькоиндикаторпокажет,чтоковшзагружен,неполагаясьнасобственноевизуальноенаблюдение.Помимосокращениявременициклаприуста-новкетакогоиндикаторасокращаетсявероятностьперегрузкимашины.Приэксплуатациивскрышныхлопатрекомендуетсячащепередвигатьмашину,чтобысвестидоминимуманеобхо-

димостьчерпаниязапределамиусловногоцилиндра,образуемоговертикалямиотточекосиголовногоблокастрелы,таккакприработесбольшимвыдвижениемрукоятиувеличиваютсяпродолжительностьнапора,износканатовимеханизманапора,появляютсябольшиеизгибающиенапряженияврукоятиистреле.

Уменьшениедлительностирабочегоцикладостигаетсятакжесовмещениемотдельныхэлементовегововремени,напримерповоротаковшасегоподъемомиливыгрузкиковшабезостановкидвижениявращенияплатформы.Однакопоследнийприемдаетнаилучшийрезультаттолькоприотсыпке породывотвал.

Причерпаниидраглайномегоковшдолженнаполнятьсянапути,непревышающемдве-тридлиныковша,затем подниматьсянемедленнои повозможностивертикально.Дажеесли ковшокончательнонезаполнился,следуетпроизвестиегоповоротивыгрузку,отказываясьотдополнительногозачерпыванияковшапослеегоотрываотзабоя.Черпаниепородынаоткосевблизиэкскаватораиподъемгруженогоковшакоголовкустрелыподуглом45°наразгрузкуувеличиваютрасходэнергиидо40%.Поднимаяковшсразупослеегозаполнениянамаксимальноудаленномучасткезабоя,удаетсяизбежатьпопаданиявмашинноеотделениепороды,налипающейнатяговыеканаты.

Боковыераскачиванияковшаилиотрывегоотпородыспреждевременнымповоротомприводятквысокимдинамическимнагрузкамвстреле,износумеханизмаповоротаиголовныхблоковстрелы.

Приэксплуатацииковшейдраглайновследуетуделятьбольшоевниманиесостояниюзубьевиржущихкромокковшей.Нерекомендуетсяразбиватьковшомтвердыекускипороды,бросатьковшдраглайнанаоткосособеннозубьямивниз,работатьсзатупленнымизубьями,подниматьковшблизкокголовномублоку,затягиватькоушитяговыхканатоввнаправляющиеблокинаводки.Каждаямашинадолжнаиметьзапасныекомплектызубьев,атакженеменеедвухковшей(желательноразнойвместимостииметаллоемкости)стем,чтобытекущийремонтковшаисмена зубьевнетребовалиостановкимашины.