3. Теоретические основы расчета нагрузок

на рабочее оборудование, мощности приводов

экскаваторов и их тяговый расчет

3.1. Методика расчета и расчетные зависимости

3.1.1. Определение линейных размеров и масс основных

элементов рабочего оборудования экскаваторов

Линейные размеры (в метрах) ковшей механических лопат и драглайнов – ширина , длина L_i и высота h_i, а также их масса m_i (т) – приближенно могут быть определены в функции их вместимости Е (м³) по следующим зависимостям:

для мехлопат

; и

; (3.1)

; (3.2)

для драглайнов

; и

; (3.3)

(3.4)

где – коэффициент тары ковша с подвеской, равный 1 – 1,4 для

легких; 1,3 – 1,9 для средних и 1,6 – 2,4 для тяжелых пород;

и – коэффициенты пропорциональности, соответственно

равные 0,143 и 9,6 для легких; 0,0925 и 20 для средних;

0,046 и 40,6 для тяжелых пород.

Масса породы в ковше определяется по формуле

, (3.5)

в которой значения и находятся по табл. 3.1.

Для драглайнов концевую нагрузку в подъемном канате (кН) можно определить по зависимости

.

Таблица 3.1

Значения коэффициентов и

Показатели	Категория породы
	I	II	III	IV
Плотность породы в целике γ, т/м3 Коэффициент разрыхления Коэффициент	1,5-1,8 1,1-1,15 2,5-2	1,8-2,5 1,25 3,5	2,5-3,5 1,3 4	3-3,5 1,3-1,37 5,5

Удельная масса рукояти и стрелы карьерного экскаватора определяется по эмпирическим формулам

и . (3.6)

Коэффициент и и показатели степени и приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Значение коэффициентов , и показателей степени и

Тип рукояти
Внешняя Внутренняя: разгруженная от кручения не разгруженная от кручения	428 358 506	0,458 0,467 0,415	446 550 550	0,652 0,623 0,623

Масса рукояти или стрелы (кг) составляет

или m_p = K_рук m_кл ; m_c = K_c m_кл , (3.7)

где и – соответственно удельная масса и длина рукояти или стрелы

(см. формулу (3.6) и табл. 3.2).

Масса стрелы с блоками m_c мехлопаты или драглайна, а также масса напорного механизма карьерной мехлопаты могут быть определены в функции массы экскаватора по зависимости

, (3.8)

где - коэффициент массы, принимаемый по табл. 3.3;

- масса экскаватора, т ( см. табл.3.4 и формулу (3.9)).

Масса одноковшового экскаватора может быть определена по зависимости

m_э = К_э∙ Е, (3.9)

где К_э – коэффициент металлоемкости, т/м³. Для карьерных лопат

(Е = 2…20 м³) К_э = 38 … 55 т/м³, для вскрышных лопат

(Е = 6,5 … 100 м³) К_э = 55 … 110 т/м³, для драглайнов

(Е = 6 … 100 м³) К_з = 50 … 120 т/м³.

Таблица 3.3

Значения коэффициента

Тип экскаватора	Стрела с блоками	Механизм напора
Карьерная мехлопата Вскрышная лопата Драглайн	0,07 – 0,06 0,075 – 0,066 0,07 – 0,06	0,0255 – 0,026 0,023 – 0,0145 –

По величине массы одноковшового экскаватора и коэффициенту пропорциональности К_i (табл. 3.4) приближенно могут быть определены линейные размеры L_i (м) конструктивных элементов, перечисленных в таблице, по эмпирическому выражению

___

L_i = К_i ∙ ³√ m_э . (3.10)

Таблица 3.4

Значения коэффициентов пропорциональности К_i (м/т^-3)

Параметр	Карьерная лопата (Е = 2…20 м3)	Вскрышная лопата (Е =6,5…100 м3)	Драглайн (Е = 6…100 м3)
Ширина платформы	0,85 – 0,95	0,95 – 1,4	1,15 – 1,3
Высота кузова	0,85 – 0,9	1,25 – 1,5	0,9 – 0, 87
Радиус задней стенки кузова	0,95 – 1	1,25 – 1,4	1,2 – 1,8
Длина стрелы	1,8 – 1,95	3,2 – 4,5	7 – 8 (4,5 – 4,6)
Высота пяты стрелы	0,45 – 0,65	0,7 – 0,8	0,28 – 0,5
Радиус пяты стрелы	0,4 – 0,37	0,5 – 0,56	0,6 – 0,42
Длина рукояти	1,15 – 1,7	2,1 – 2,9	–
Высота: черпания (максимальная) разгрузки (максимальная) напорного вала	1,7 – 2 1,23 – 1,3 1,1 – 1,2	2,85 – 2,9 2,8 – 3,2	4,6 2,5
Радиус: черпания (максимальный) разгрузки (максимальный)	2,6 – 2,7 2,4 – 2,5	3,5 – 4,5 3,3 – 4,3	7,55 (4,4 – 4,5) 7,48 (4,5 – 4,6)
Примечания: 1. В скобках приведены значения для экскаватора ЭШ 100.100. 2. Меньшие значения коэффициентов относятся к ковшам меньшей вместимости.

Важным условием для работы ковша является соотношение его габаритов: длины L_k,ширины b_k и высоты h_k [1,4].

На практике соотношение h_k / b _k изменяется в пределах от 0,5 до 1,1, а h_k /L_k – от 0,8 до 1,1, оптимальные значения первого соотношения равны 0,75 – 0,8, второго – 0,52 – 0,59.

____

L_k = b_k = 1,5 h_k ; h_k = ³√E/K_e, (3.11)

где К_е – коэффициент вместимости, составляющий для несвязных пород

1,0, для среднесвязных 1,1 и для вязких 1,25.