МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

                    Кафедра  открытой разработки месторождений  полезных ископаемых Факультет горных технологий и транспорта           Курсовая работа    Расчет и выбор   выемочно-погрузочных  машин открытых  горных работ

Проверил: доктор технических наук.  Першин Г. Д. Выполнил: студент гр. 130400 ГМ  Железнова Е.Ю.                     

Магнитогорск 2016

Содержание

Исходные данные	3
Введение	4
Конструктивные особенности выпускаемых экскаваторов	5
Выбор типа экскаватора для заданных условий	7
Определение производительности экскаватора	8
Определение средневзвешенной мощности экскаватора	9
Усилия в рабочих механизмах экскаватора, необходимые для расчета средневзвешанной мощности двигателей	9
Масса противовеса экскаватора	12
Разрывное усилие подъемного каната	13
Коэффициенты полезного действия рабочих механизмов экскаватора	14
Используемая литература	16
Приложение

Исходные данные

 Задание для расчета Вариант № 2  Горные породы:                                               Уголь каменный Плотность, т/м³:                                                    1,25- 1,3 Коэффициент крепости:                                        4-5 Годовая производительность карьера, млн.м³:      30  

Введение

    Выбор наиболее эффективного типа экскаватора  для конкретных условий  карьера  и расчет его максимально возможной  производительности при экскавации пород или полезного ископаемого  с решением вопроса о целесообразности установки  на машину того или иного сменного ковша при максимально допустимом для данных условий коэффициенте  его наполнения  производится в следующем порядке:     -выбираются  в зависимости от заданной  высоты уступа  в карьере соответствующие  типы экскаваторов;     -определяются емкости ковшей, допускаемые по конструкции для каждого типа машины;     -производится  расчет средневзвешенных мощностей  приводов экскаваторов для каждого  типа ковша при максимально  допустимых значениях коэффициентов  их наполнения;     -определяется  максимально возможная производительность экскаваторов при различных паспортных емкостях ковшей и максимально допустимых коэффициентов их наполнения;     -по  результатам расчетов выбирается  наиболее эффективный для данных  горных условий  тип экскаватора.     

1. Конструктивные особенности выпускаемых экскаваторов

Наиболее характерными представителями выемочно- погрузочных машин, эксплуатируемых на открытых разработках, являются экскаваторы.Экскаватором называется машина, предназначенная для отделения от массива или насыпи и зачерпывания (экскавации) горной массы, перемещения ее на относительно небольшие расстояния и погрузки на транспортные средства или в отвал.

Все иэкскаваторы делятся на две группы: одноковшовые периодического (циклического) действия и многоковшовые непрерывного действия. Одноковшовые экскаваторы производят копание малосвязных или черпание разрушенных взрывом прочных горных пород и их перемещение последовательно, прерывая копание на время перемещения грунта, с многоковшовые экскаваторы выполняют эти операции одновременно. Одноковшовые экскаваторы благодаря своей универсальности получили более широкое распространение, применение же многоковшовых экскаваторов ограничено.

В настоящее время на карьерах эксплуатируются, главным образом, следующие типы экскаваторов: ЭКГ - экскаватор карьерный гусеничный (ходовая часть гусеничного типа), ЭГ – экскаватор гидравлический карьерный на гусеничном ходу, ЭШ – экскаватор шагающий для вскрышных работ. Типажный ряд экскаваторов типа ЭКГ включает базовые модели с ковшами вместимостью от 2 до 20 м 3 , типажный ряд шагающих экскаваторов (драглайнов) - шесть базовых моделей с ковшами вместимостью от 4 до 125 м 3 . Экскаваторы типа ЭГ имеют ковш вместимостью от 2,-5 до 30 (40) м 3 .

Карьерные экскаваторы предназначены для выемки и погрузке породы и руды в транспортные средства, расположенные на уровне стоянки машины. Выпускаются также экскаваторы со среднеудлененным рабочим оборудованием, т. е. с увеличенными линейными размерами стрелы и рукояти. В обозначение таких экскаваторов входят буквы «ус» (например, экскаватор типа ЭКГ-6,3ус с емкостью стандартного ковша 6,3 ). Указанные машины предназначены для выемки уширенных заходок и погрузки горной массы в транспортные средства, например в железнодорожные вагоны,расположенные на параллельных путях и на уровне стоянки экскаватора.

Экскаваторы в обозначение которых введена буква «у», имеют удлененное рабочее оборудование и предназначены для погрузки в автотранспортные средства, расположенные на вышестоящем, по отношению к стоянке экскаватора, уступе (например, экскаватор типа ЭКГ- 12,5у).

В кскаваторе различают две основные части: ходовую и поворотную. Ходовая часть воспринимает и передает на почву нагрузки от веса машины и от рабочих усилий, а также обеспечивает передвижение экскаватора. Поворотная часть состоит из поворотной платформы с приводами силового и рабочего оборудования.

Платформа опирается на опорно- повортное устройство на ходовой раме и может поворачиваться (вращаться) в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси.

Рабочее оборудование определяет тип экскаватора и его конструктивную компоновку. По способу связи исполнительного органа (ковша) со стрелой экскаваторы подразделяются на две группы: жесткой и гибкой связями. К первой относят прямую и обратную лопаты, ко второй – шагающие экскаваторы типа ЭШ. Прямая лопата- это экскаватор с ковшом, укрепленным на выдвижной рукояти напорного механизма, копающим в направлении от экскаватора; обратная лопата- экскаватор с ковшом, укрепленным на рукояти и копающим в направлении к экскаватору.

Рабочее оборудование прямой (обратной) лопаты состоит из стрелы, закрепленной на поворотной платформе, рукояти с приводом напора, ковша с механизмом открывания днища ковша, подвески ковша (обычно канатно- полиспастной системы).

Рукоять экскаватора установлена в седловых подшипниках стрелы, что позволяет ковшу поступательно двигаться и обеспечивать напорное усилие на забой ( в гидравлических экскаваторах также и подъем ковша). Различают экскаваторы с внешней рукоятью, у которой балки рукояти проходят снаружи стрелы, и с внутренней рукоятью, у которой балки рукояти проходят внутри стрелы.

Подъемное усилие на ковш обычно передается через канаты от подъемной лебедки через головные блоки стрелы и канатно- полиспастную систему. Во время капания у экскаваторов типа ЭКГ угол наклона стрелы не меняется, канатный привод опускания (подъема) стрелы включается в основном только при ремонтных работах.

Подъемное усилие на ковш обычно передается через канаты от подъемной лебедки через головные блоки стрелы и канатно- полиспастную систему. Во время копания у экскаваторов типа ЭКГ угол наклона стрелы не меняется, канатный привод опускания (подъема) стрелы включается в основном только при ремонтных работах.

Карьерные экскаваторы обычно снабжаются сменными ковшами (ковшами различной емкости) для работы в породах различных категорий крепости.

Рабочий цикл одноковшового экскаватора складывается из четырех последовательных операций: наполнения ковша (черпания), перемещения его к месту разгрузки (транспортирования), разгрузки и перемещения порожнего ковша к месту черпания для воспроизведения нового цикла. Поэтому одноковшовые экскаваторы являются машинами цикличного (прерывного) действия. В отличие от них, многоковшовые экскаваторы, у которых все элементы рабочего цикла осуществляются одновременно (совмещенно), являются машинами непрерывного действия.

2. Выбор типа экскаваторов для заданных условий     Критериями  выбора выемочно-погрузочной машины являются категория породы, производительность карьера и система разработки и технологии ведения горных работ.     Выбор экскаватора производим исходя из производительности карьера.     Для карьера с годовой производительностью 30 млн.м³,по табл.1, рекомендуется использовать экскаваторы с емкостью ковша 12,5м³.     Таким образом, по исходным данным  годовой  производительности и емкости ковша  экскаватора по табл.  выбирается тип карьерного экскаватора: ЭКГ-12,5.

Техническая характеристика Экскаватора  ЭКГ-12,5

    Таблица 1

Ковш  стандартный, м3	12,5
Ковш  сменный, м3	16,0
Угол  наклона стрелы, град	45
Длина стрелы, м	18,0
Длина рукояти, м	13,58
Наибольшая  высота копания, м	15,1
Максимальный  радиус копания, м	22,6
Высота  оси пяты от почвы, м	4,85
Максимальное  усилие на блоке ковша, кН, не более	1225
Максимальное  усилие напора, кН, не более	588
Мощность, кВт:
подъемной лебедки	2*450
механизма напора	140
механизма поворота	3*190
Тип напорного механизма	Канатно-полиспасный
Скорость  подъема ковша, м/с	1,1
Скорость  напора, м/с	0,61
Тип рукояти	внутренняя
Диаметр опорного поворотного круга, м	-4,35
Число ветвей подвески ковша	8
Наружный  диаметр головного блока стрелы, м	-1,75
Длительность  рабочего цикла, с	28
Завод-изготовитель	ИЗТМ*