Основные параметры экскаватора

Определим основные размеры, массу и вес экскаватора и рабочего оборудования.

Масса экскаватора:

m_экс= k_уд E =40  5 = 200 т

где k_уд– коэффициент металлоёмкости, т/м³

Е– вместимость ковша, м³.

Размеры ковша:

ширина

длина l_к = 0,77  b_к = 0,77  2,05 = 1,5 м

высота h_к = 0,75  b_к = 0,75  2,05 = 1,5 м

Масса и вес ковша:

G_к = m_к  g = 5,75  9,81  10³ = 56407 Н

Масса и вес рукояти:

m_p = c_р  m_к = 0,9  5,75 =5,1 т

где с_р – коэффициент, зависящий от условий работы экскаватора, принимаем с_р = 0,9.

G_p = m_p  g  10³ = 5,1  9,81  10³ = 50031 Н

Высота напорного вала:

м

Высота пяты стрелы:

м

Максимальная высота копания

м

Механизм подъёма

Определяем сопротивление породы копанию:

где: k_кл – удельное сопротивление породы копанию, зависящее от характера породы, k_кл=2,5 Па;

L_з – высота забоя, принимаемая равной высоте расположения напорного вала, L_з=8 м;

k_р – коэффициент разрыхления породы, k_р = 1,33;

Определяем вес ковша с породой:

т

Усилия в подъемном и напорном механизмах за время копания:

где: l_к, l_р, l_п, - длины плеч, определенные по схеме 1.1.

N_пл – усилие в подъемном механизме лопаты при копании, Н;

Отжимающее усилие

где: N_нл – усилие в напорном механизме при копании, Н;

Определяем усилие, возникающее в подъемном механизме лопаты при повороте платформы на разгрузку:

где: N^'_пл – усилие в подъемном механизме при повороте платформы на разгрузку, Н;

При возвращении платформы с порожним ковшом в забой усилие в подъемном механизме лопаты определяем

где: l^’_к, l^’_р, l^’_п,- длины плеч при верхнем положении ковша и полностью выдвинутой рукояти определяем по схеме 1.2 и 1.3;

N^''_пл – усилие в подъемном механизме при повороте платформы с порожним ковшом в забой, Н;

Усилие в напорном механизме лопаты при повороте: где: N^'_нл – усилие в напорном механизме при повороте платформы на разгрузку, Н;

Наибольшее усилие в напорном механизме возникающее при верхнем положении ковша (схема 1.2) принимают за расчетное.

При повороте платформы с порожним ковшом в забой максимальное усилие в напорном механизме возникает при подъеме ковша и рукояти из вертикального положения. Это усилие определяем:

где: N^''_нл – усилие в напорном механизме при повороте платформы с порожним ковшом в забой, Н;

Определяем мощность двигателей подъемного и напорного механизмов механической лопаты.

Определяем мощность двигателя подъемного механизма лопаты при копании породы:

где: V_пл – скорость перемещения подъемного каната, V=0,8 м/с; (4)

_пл – КПД подъемного механизма, _пл =0,8 (4)

Р_пл – мощность двигателя подъемного механизма лопаты, кВт;

схема 1.1 Схема расположения ковша и рукояти мех лопаты для определения усилий и построения нагрузочных диаграмм главных механизмов в период копания.

схема 1.2 Схема расположения ковша и рукояти мех лопаты для определения усилий и построения нагрузочных диаграмм главных механизмов в период поворота на разгрузку.

схема 1.3 Схема расположения ковша и рукояти мех лопаты для определения усилий и построения нагрузочных диаграмм главных механизмов в период поворота в забой.

Диаграмма усилий в механизме подъёма экскаватора

Определяем мощность двигателя подъемного механизма лопаты при повороте платформы на разгрузку:

где: Р^'_пл – мощность двигателя подъемного механизма лопаты при повороте платформы на разгрузку, кВт;

V_пл – скорость перемещения каната 0,2V_пл; (4)

Определяем мощность двигателя подъемного механизма при повороте платформы порожняком на забой:

где: Р^''_пл - мощность двигателя подъемного механизма при повороте платформы порожняком на забой, кВт;

V_пл – скорость перемещения каната 1,2V_пл; (4)

Определяем мощность двигателя напорного механизма при копании:

где: V_нл – скорость перемещения рукояти, V=0,6 м/с; (4)

_нд – КПД напорного механизма, _нд =0,8; (4)

Р_нп – мощность двигателя напорного механизма при копании, кВт;

Определяем мощность двигателя напорного механизма при повороте платформы на разгрузку:

где: Р^'_нл - мощность двигателя напорного механизма при повороте платформы на разгрузку, кВт;

V_нл – скорость перемещения рукояти 0,2V_нл; (4)

При повороте платформы с порожним ковшом в забой работа напорного механизма происходит при номинальной частоте вращения двигателя. Мощность двигателя напорного механизма в этот период:

Определяем время выполнения отдельных операций за полный цикл работы экскаватора.

Для расчетов время цикла можно разбить на три равных периода: копание, поворота на разгрузку, поворота в забой.

с

где: t_цл – время цикла, =26 с;

с

где: d_ср – диаметр среднего куска в развале,

d_ср=0,525 =0,525 м

t_кл – время копания, с;

t_рл – время поворота на разгрузку, с;

t_зл – время поворота в забой, с;

Определяем средневзвешенные мощности двигателей подъемного и напорного механизмов лопаты:

Вывод: Совокупная мощность двигателей экскаватора ЭКГ-5А гораздо больше указанной.

Определяем теоретическую производительность экскаватора.

где: n_z - частота разгрузок ковшей,

Q_тер - теоретическая производительность, м³/ч;

Определяем техническую производительность экскаватора.

325,7 м³/ч

где: К_н – коэффициент наполнения ковша , К_н =1; (3)

К_р – коэффициент разрыхления породы в ковше , К_р=1,4; (3)

t_р – длительность непрерывной работы экскаватора с одного места установки, с;

t_п – длительность одной передвижки , с;

принимаем :

Q_тех - техническая производительность, м³/ч;

Определяем эксплуатационную производительность экскаватора.

где: К_в – коэффициент использования экскаватора во времени, К_в=0,8;

Q_э - эксплуатационная производительность, м³/смену;

Определяем годовую эксплуатационную производительность экскаватора.

где: Т_см – количество рабочих дней экскаваторов, Т_см=270 дней; (3)

Q^г_э - годовая эксплуатационная производительность, м³/год;

Определяем необходимое количество экскаваторов для изъятия пустой породы.

где: N_э1 - количество экскаваторов, шт;

А_гм – количество добываемой горной массы в год, А_гм =15,6млн. т.

Определяем необходимое количество экскаваторов для изъятия полезного ископаемого.

где: N_э2 - количество экскаваторов, шт;

А_гм – количество добываемой руды в год, А_гм=5,2 млн. т.

Вывод: 2 добычных экскаватора ЭКГ-5А, 5 вскрышных экскаваторов ЭШ-11/75