3 Расчет основных параметров драглайна

Главные параметры экскаваторов задают при проектировании машин, а основные определяют в функции от главных по эмпирическим зависимостям, приведенным ниже.

На основании законов подобия определяют необходимые массовые и геометрические параметры экскаватора и элементов рабочего оборудования: общую массу экскаватора, массу ковша и рукояти; длины стрелы, напорного вала, ковша; ширину ковша; радиус оси пяты стрелы.

Массовые показатели определяются по следующим эмпирическим зависимостям. [7]

Масса экскаватора:

m_э=k_э∙Е , т,

где k_э – коэффициент плотности, зависящий от типа экскаватора и вместимости ковша; для драглайнов (Е=6…100 м³) k_э=50…120 т/м³,

Е – вместимость ковша, м³.

Масса ковша:

m_к=k₁(k₂+E)∙E^2/3,

где k₁ и k₂ – коэффициенты пропорциональности,

для легких пород: k₁=0,143; k₂=9,6

для средних: k₁=0,0925; k₂=20

для тяжелых; k₁=0,046; k₂=40,6

Масса породы в ковше

где – плотность породы в целике,т/м³;

– коэффициент наполнения ковша, зависит от типа породы;

– коэффициент разрыхления породы в ковше.

Геометрические параметры конструктивных элементов экскаватора

где – коэффициент пропорциональности.

Геометрические параметры ковшей, т. е. ширину В_к, длину L_к, высоту h_к, также определим по эмпирическим зависимостям:

-для драглайнов

; L_к=1,2∙;h_к=0,65∙.

Применительно для драглайна ЭШ-10/70 расчет отсновных параметров будет выглядеть следующим образом:

Рисунок 3 – Общий вид ЭШ-10/70

Исходные данные:

1. вместимость ковша - Е=10 м³;

2. тип горной породы – легкий;

3. плотность породы в целике - =1,5 т/м³;

4. коэффициент наполнения ковша - =0,9;

5. коэффициент разрыхления породы в ковше - =1,3;

Масса экскаватора:

m_э=k_э∙Е=60∙10=600 т,

Масса ковша:

m_к=k₁(k₂+E)∙E^2/3= 0,143(9,6+10)∙10^2/3=13 т,

Масса породы в ковше

Геометрические параметры ковша:

Ширина - м,

Длина - L_к=1,2∙=1,2∙2,48=2,98 м,

Высота - h_к=0,65∙=0,65∙2,48=1,61 м,

3.1 Расчет подъемного и тягового механизмов

Все расчеты начинаются с определения нагрузок, возникающих при работе экскаватора. Для этого строят масштабные схемы расчетных положений рабочего оборудования с указанием действующих сил.

При определении средневзвешенной мощности двигателей подъема и тяги драглайнов строятся нагрузочные диаграммы этих механизмов, показывающие изменение нагрузок и скоростей перемещения рабочего органа в течение рабочего цикла механизма.

Привод механизма подъема драглайна во время копания не нагружен и включается в работу после наполнения ковша для его отрыва от забоя. Отрыв ковша от забоя длится 2…3 с, и привод подъема драглайна в этот период преодолевает сопротивления отрыву ковша от забоя и от веса ковша с породой. При дальнейшем подъеме ковша с породой и повороте его к месту разгрузки нагрузки в приводе определяются весом ковша с породой. Скорость подъема при этом близка к номинальной.

Привод механизма тяги драглайна преодолевает следующие нагрузки: при черпании породы – от сопротивления породы копанию, составляющую от веса ковша с породой и сопротивление от трения ковша с породой о грунт при перемещении.[7]

Усилия сопротивления горной породы копанию на режущей кромке ковша драглайна (рисунок 4) определяются из выражения:

где E – вместимость ковша, м³;

– коэффициент удельного сопротивления копанию, Н/м²;

– отношение объема призмы волочения к объему ковша. Для легких пород ; для средних -; для тяжелых -;

– отношение пути наполнения ковша l_н к длине ковша ;

– коэффициент разрыхления породы в ковше.

Потребные тяговые усилия S_т (Н), массу ковша m_к (кг), а также высоту r_т (м) крепления тяговой цепи от уровня режущей кромки определяют на основании следующих уравнений:

; (1)

; (2)

, (3)

где – предельный угол откоса забоя, зависящий от типа пород, для легких -, для средних -, для тяжелых -;

– коэффициент трения ковша о породу (≈0,4);

– плечо приложения силы.

Рисунок 4 - Схема к расчету усилий в ковше драглайна

Решая совместно уравнения (1…3), получим

Условие устойчивости ковша против опрокидывания на откосе при пустом ковше:

Максимальное значение силы тяги при многодвигательном приводе для выбора сечения тяговых канатов и определения стопорного момента двигателя принимается в соответствии со следующей зависимостью:

Усилие в подъемном канате при отрыве груженого ковша от забоя (концевая нагрузка) определяется по зависимости:

Сечение подъемного каната и стопорный момент двигателя рассчитываются по максимальному подъемному усилию:

Выполнить расчет применительно к драглайну ЭШ-10/70 невозможно в связи с недостаточностью исходных данных.