Выбор, обоснование и расчет бурового оборудования Курсовая работа. Курсовой проект предусматривает получить навыки предварительного расчета и выбора карьерного рабочего оборудования, а также после выбора и расчета обоснование данного выбора оборудования
![]()
|
2. Выбор, обоснование и расчет выемочного оборудования В практике открытых горных работ применяют различные виды выемочного оборудования с широким диапазоном технологических качеств. Техническая возможность использования того или иного вида выемочного оборудования определяется, в первую очередь, экскавируемостью пород, а также типом разрабатываемых месторождений, способом выемки (валовой или раздельной), механизацией сменных процессов (подготовка горных пород к выемке и транспортированию), климатическими условиями и другими факторами. Наиболее широкое распространение получили следующие виды выемочного оборудования: прямые мехлопаты (карьерные и гидравлические), драглайны, цепные и роторные многоковшовые экскаваторы, одноковшовые погрузчики, скреперы и бульдозеры. 2.1. Выемка пустой породы Для вскрышных работ принимается экскаватор Драглайн ЭШ–6,5/45 2.1.1 Определение масс и линейных размеров конструктивных элементов драглайна. Значения масс и линейных размеров конструктивных элементов экскаваторов, необходимые для определения усилий, возникающих при работе экскаватора, вычисляют по эмпирическим формулам. Масса всего экскаватора ![]() где kэкс– коэффициент удельной массы экскаватора, численно равный отношению массы экскаватора к вместимости ковша [1,табл. 3]; Е - вместимость ковша, м3. ![]() По величине массы экскаватора и коэффициентам kLнаходятся линейные размеры отдельных конструктивных элементов: длина стрелы ![]() где kL – линейный коэффициент длины стрелы [1, табл. 3]; высота пяты стрелы ![]() где kL – линейный коэффициент высоты пяты стрелы [1, табл. 3]; максимальная глубина копания ![]() где kL – линейный коэффициент максимальной высоты копания [1, табл. 3]; максимальная высота разгрузки ![]() где kL – линейный коэффициент максимальной высоты разгрузки [1, табл. 3]; максимальный радиус копания ![]() где kL – линейный коэффициент максимального радиуса копания [1, табл. 3]; максимальный радиус разгрузки ![]() где kL – линейный коэффициент максимального радиуса разгрузки [1, табл. 3]; Массы поворотной платформы с механизмами, стрелы с блоками: ![]() где km– коэффициент массы; тэкс– масса экскаватора, т. масса стрелы с блоками ![]() где km– коэффициент массы стрелы с блоками [1, табл. 4]; масса поворотной платформы с механизмами ![]() где km– коэффициент массы поворотной платформы с механизмами [1, табл. 4]. Линейные размеры (ширина, длина, высота, м) ковшей драглайнов: ширина ковша ![]() длина ковша ![]() высота ковша ![]() Масса ковша ![]() где ткд, Ед– массы, т, и вместимости, м3, ковша драглайна; скд1, скд2, cкд3– коэффициенты для определения масс ковшей экскаваторов [1, табл. 5]; ![]() Масса породы в ковше ![]() где γпор – плотность пород в целике, т/м3; kр– коэффициент разрыхления породы [1,табл. 6]. ![]() 2.1.2 Определение нагрузок тягового и подъёмного механизмов драглайна. Силы, действующие на тяговый механизм драглайна в процессе копания, можно определить по схеме на рис. 1.1. Сопротивление породы копанию для драглайна ![]() где Ед– вместимость ковша драглайна, м3; ![]() ![]() ![]() Усилие в тяговом канате ![]() где Gк+n– вес ковша с породой; αот– предельный угол откоса (для лёгких несвязных пород составляет 45÷50°, для средних – 40˚ и для тяжёлых – 30÷35°); ρтр – коэффициент трения ковша о породу (в среднем 0,4). ![]() где g– ускорение свободного падения, м/с; mкд – масса ковша, т; mпор – масса породы в ковше, т. ![]() ![]() Усилие в тяговом канате при повороте платформы драглайна с гружёным ковшом ![]() где Nц – Центростремительная сила, Н. ![]() где mк+n– масса ковша с породой; ωвд (nвд)- угловая скорость платформы драглайна; ωвд =0,105nвд, рад/с (табл. 9); Lрас – максимальный радиус разгрузки из формулы (21), м. ![]() ![]() При повороте платформы с порожним ковшом в забой основным усилием в тяговом канате является центростремительная сила, которая удерживает ковш на траектории движения вокруг оси вращения. Ввиду малого её значения в расчёте не учитывают. Во время копания двигатель подъёмного механизма драглайна не работает. При отрыве ковша в конце копания от забоя, которое продолжается 2÷3 с, усилие в подъёмном канате ![]() ![]() При дальнейшем подъёме ковша с породой и повороте его к месту разгрузки усилие в подъёмном канате определяется весом ковша с породой ![]() ![]() При повороте платформы с порожним ковшом в забой усилие в подъёмном канате ![]() где - Gк – вес порожнего ковша, Н. ![]() ![]() ![]() 2.1.3 Определение мощности двигателей тягового и подъёмного механизмов драглайна. Мощность двигателя тягового механизма при копании ![]() где Nтд – усилие в тяговом канате при копании, Н; Vтд – скорость перемещения тягового каната [1, табл.9], м/с; ηтд– КПД тягового механизма 0,8÷0,85. ![]() При повороте платформы с гружёным ковшом на разгрузку требуется «травление» каната. При этом работа тягового механизма протекает при повышенных скоростях, превышающих номинальную на 10÷20 %. Мощность двигателя тягового механизма: ![]() где Nтд’– усилие в тяговом механизме при повороте платформы на разгрузку, Н. ![]() Мощность двигателя подъёмного механизма в момент отрыва ковша от забоя ![]() где Nпд– усилие в подъёмном канате в момент отрыва ковша от забоя, Н; Vпд– скорость перемещения подъёмного каната [1, табл.9], м/с; ηтд – КПД подъёмного механизма 0,8÷0,85. ![]() Мощность двигателя подъёмного механизма при повороте платформы на разгрузку ![]() где Nпд’ – усилие в подъёмном механизме при повороте платформы на разгрузку, Н. ![]() Мощность двигателя при спуске порожнего ковша в забой ![]() где Nпд’’ – усилие в подъёмном механизме при повороте платформы с порожним ковшом в забое, Н. ![]() Время цикла работы драглайна ![]() ![]() ![]() ![]() Средневзвешенные мощности двигателей тягового механизма ![]() ![]() Средневзвешенная мощность двигателя подъёмного механизма ![]() ![]() 2.1.4 Расчёт производительности и парка драглайна Под производительностью экскаватора понимают объём горной породы, отделяемый от массива и перемещаемый экскаватором на заданное расстояние, определяемое его рабочими параметрами, в единицу времени. Различают теоретическую (паспортную), техническую и эксплуатационную производительности экскаватора. Теоретическая производительность ![]() где Е – вместимость ковша, м3; nz – частота разгрузок ковшей, мин -1, ![]() где tц – продолжительность цикла драглайна tц = 42 с ![]() ![]() Техническая производительность ![]() где kн = 0,8÷1,1 – коэффициент наполнения ковша; kp=1,1÷1,5 – коэффициент разрыхления породы в ковше [1,табл. 10]; tp – длительность непрерывной работы экскаватора с одного места установки, с; tn– длительность одной передвижки, с. Для практических расчётов можно принимать ![]() ![]() Эксплуатационную производительность ![]() где Тс– длительность смены, ч; kв– коэффициент использования экскаватора во времени. Для экскаваторов, работающих с погрузкой в автосамосвалы kв – 0,8÷0,9. ![]() Годовая эксплуатационная производительность ![]() где N =283 – число рабочих дней в году; n– число смен в сутки; np = 45÷60 - число ремонтных дней в году. ![]() Необходимое количество экскаваторов ![]() где Аг– годовой объём экскаваторных работ, м3; kp– коэффициент резерва, учитывающий нахождение машины на капитальном ремонте, kp=1,2÷1,3. ![]() где Кв – коэффициент вскрытия; Апи – годовая производительность по полезному ископаемому; γвп – плотность целике. ![]() ![]() Принимается количество экскаваторов ЭШ–6,5/45 – 7 ед. |