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
![]()
|
2.2 Выемка полезного ископаемого Для добычи полезного ископаемого принимается экскаватор ЭКГ–5А. 2.2.1 Определение масс и линейных размеров конструктивных элементов одноковшовых экскаваторов. Значения масс и линейных размеров конструктивных элементов экскаваторов, необходимые для определения усилий, возникающих при работе экскаватора, вычисляют по эмпирическим формулам. Массу 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 kL находят 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]; длина рукояти ![]() где kL – линейный коэффициент длины рукояти [1, табл. 3]; максимальная высота копания ![]() где kL – линейный коэффициент максимальной высоты копания [1, табл. 3]; максимальная высота разгрузки ![]() где kL – линейный коэффициент максимальной высоты разгрузки [1, табл. 3]; высота напорного вала ![]() где kL – линейный коэффициент высоты напорного вала [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 и напорного механизма: ![]() где km– коэффициент массы; тэкс– масса экскаватора, т. масса стрелы с блоками ![]() где km– коэффициент массы стрелы с блоками [1, табл. 4]; масса напорного механизма ![]() где km– коэффициент массы напорного механизма [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 мехлопаты: ширина ковша ![]() длина ковша ![]() высота ковша ![]() Масса ковша мехлопаты ![]() ![]() Масса ПИ в ковше мехлопаты ![]() γпи – плотность ПИ в целике, т/м3; kр– коэффициент разрыхления породы [1, табл. 6]. ![]() Масса рукояти мехлопаты ![]() где ср – коэффициент для определения размеров рукояти экскаваторов [1, табл. 7]. ![]() 2.2.2 Определение нагрузок подъёмного и напорного механизмов прямой лопаты. Строится в масштабе схемы расчётных положений рабочего оборудования экскаватора (рис.2) по данным расчёта линейных размеров конструктивных элементов экскаватора. На схемах показываем векторы сил, действующих на рабочее оборудование прямой мехлопаты в процессе копания, поворота с гружёным ковшом и поворота с порожним в забой. Усилие Nпл, Н, которое возникает в канате мехлопаты и обусловливает нагрузку двигателя подъёмного механизма при копании, вычисляется из уравнения моментов, создаваемых сопротивлением породы копанию N1n,весом ковша с породой Gk+n,и весом рукоятки GP относительно оси опорного вала. ![]() где l1, lк, lр, ln– длины плеч приложения сил относительно оси напорного вала, который расположен на середине стрелы, м; α – угол между рукоятью и горизонтом, град; β – угол между подъёмным канатом и рукоятью, град. Сопротивление породы копанию ![]() где kкл– удельное сопротивление породы копанию, зависящее от характера породы [1, табл. 8], Па; kP – коэффициент разрыхления породы [1, табл. 6]; Lз– высота забоя, принимаемая равной высоте расположения напорного вала Lнотносительно уровня стояния экскаватора, м. ![]() Вес ковша с породой ![]() где g – ускорение свободного падения, м/с. ![]() Вес рукояти ![]() ![]() ![]() Усилие, возникающее в напорном механизме при копании, обуславливается действующими вдоль оси рукояти силами: отжимающим усилием породы N2л,составляющей усилия в подъёмном канате Nплcosβи составляющей веса рукояти и ковша с породой GPsinαи Gк+nsinα. В общем случае при различных положениях рукояти и ковша во время копания усилие в напорном механизме лопаты ![]() Отжимающее усилие напора N2лпринято оценивать его отношением к сопротивлению породы копанию ![]() ![]() ![]() Усилие Nпл, Н, возникающее в подъёмном механизме лопаты при повороте платформы на разгрузку ![]() ![]() При возвращении платформы с порожним ковшом в забой усилие в подъёмном механизме лопаты ![]() где lк’, lp’, и ln’ – длины плеч при верхнем положении ковша и полностью выдвинутой рукояти, м. ![]() ![]() Двигатель напорного механизма при повороте платформы с гружёным ковшом на разгрузку будет работать большую часть времени в тормозном режиме, преодолевая сопротивления, создаваемые составляющими веса ковша с породой Gк+nsinα,Н, веса рукоятиGpsinα, Н, и усилия в подъёмном механизме Nncosβ. Н. Усилие в напорном механизме лопаты при этом ![]() ![]() При повороте платформы с порожним ковшом в забой максимальное усилие в напорном механизме возникает при подъёме ковша и рукояти из вертикального положения ![]() ![]() 2.2.3 Определение мощности двигателей подъёмного и напорного механизмов механической лопаты. Мощность двигателя подъёмного механизма лопаты Pпл, кВт, при копании породы ![]() где Nпл – усилие в подъёмном механизме лопаты при копании, Н; Vпл – скорость перемещения подъёмного каната [1, табл. 9], м/с; ηпл – КПД подъёмного механизма, равный 0,8÷0,85. ![]() Мощность двигателя подъёмного механизма лопаты при повороте платформы на разгрузку ![]() где Nпл’ – усилие в подъёмном механизме при повороте платформы на разгрузку, Н. ![]() Мощность двигателя подъёмного механизма при повороте платформы с порожним ковшом в забой ![]() где Nпл’’- усилие в подъёмном механизме при повороте плат формы с порожним ковшом в забой, Н. ![]() Мощность двигателя напорного механизма при копании ![]() где Nнл –усилие в напорном механизме при копании, Н; Vнл – скорость перемещения рукояти [1, табл. 9], м/с; ηнл – КПД напорного механизма, равный 0.75÷0.85. ![]() Мощность двигателя напорного механизма при повороте платформы на разгрузку ![]() где Nнл’ – усилие в напорном механизме при повороте платформы на разгрузку, Н. ![]() При повороте платформы с порожним ковшом в забой работа напорного механизма происходит при номинальной частоте вращения двигателя. Мощность двигателя напорного механизма в этот период ![]() где Nнл’’– усилие в напорном механизме при повороте платформы с порожним ковшом в забой, Н. ![]() Продолжительность цикла ![]() где dср – средний линейный размер кусков горной массы, м; Е – вместимость ковша, м3. Средний линейный размер куска горной массы ![]() ![]() Для построения нагрузочных и скоростных диаграмм и определения средневзвешенной мощности двигателей подъёмного и напорного механизмов необходимо знать время выполнения отдельных операций за полный цикл работы экскаватора. Для предварительных расчётов время цикла, ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Средневзвешенные мощности двигателей подъёмного механизма лопаты ![]() ![]() Средневзвешенные мощности двигателей напорного механизма лопаты ![]() ![]() 2.2.4 Расчёт производительности и парка мехлопат 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 мехлопаты tц = 27. ![]() ![]() 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 – 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. ![]() Принимается количество экскаваторов ЭКГ–5А – 3 ед. |