Хмызников К.П., Лыков Ю.В. Горные машины для открытых горных работ. Карьерные экскаваторы

Подождите немного. Документ загружается.

4.2.

Усилия в рабочих механизмах экскаватора,

необходимые для расчета средневзвешенной мощности

двигателей

Для определения усилий в подъемном и напорном механиз-

мах строят схемы расчетных положений рабочего оборудования

экскаватора (см. рис.1). Схемы выполняют в масштабе по конструк-

тивным размерам экскаватора. На схемах показывают силы, дейст-

вующие на рабочее оборудование в процессе копания, поворота

платформы с груженым ковшом на разгрузку и поворота платформы

с порожним ковшом к забою.

Положение I (см.

рис.

1,6) - начало копания. Условно при-

нимается, что ковш загружен, а подъемная лебедка отключена. Уси-

лие втягивания вертикальной рукояти в напорном механизме в нью-

тонах

[1,

с.264]

S„i = (G

K+r

+ G

)g,

где

K+r

- масса ковша с грузом, кг,

K+r

= G

+ ЕуК

/К

; G

- мас-

са ковша с коромыслом и подвеской, кг, для приближенных расче-

тов G

« К

Е 1000

[1,

с.165]; К

- коэффициент тары ковша с под-

веской; у - плотность породы в целике, кг/м

(табл.2); К

- коэффи-

циент наполнения ковша; К

- коэффициент разрыхления породы;

- масса рукояти, кг, G

= b

рук

Е\

[1,

с.

165];

рук

- коэффициент,

характеризующий удельную массу рукояти; b

, - длина рукояти; т -

коэффициент, зависящий от конструкции рукояти.

Коэффициент тары зависит от удельного сопротивления гор-

ной массы копанию K

(табл.2):

К,,МПа <0,2 0,2-0,35 >0,35

1-1.4

1,3-1,9

1,6-2,4

Коэффициенты К

рук

и т зависят от типа рукояти следующим

образом:

Рукоять Внешняя Внутренняя

ру1<

428 358

х 0,458 0.467

Положение II (см. рис.1,а) -копание грунта. Принимается,

что выдвинутая рукоять горизонтальна, подъемный канат занимает

вертикальное положение по отношению к рукояти, ковш полностью

загружен. Усилие на подъемном канате

K+,g

pg)

где г

к+г

, г

- плечи действия соответствующих сил, м; Р

- ре-

акция забоя на зубьях ковша при копании (касательная к траектории

резания), Н.

Величина выдвижения рукояти в положении II в метрах

= 0,6Lcosct

0,5d

0,25a,

где L - длина стрелы, м; а

ст

- угол установки стрелы, градусы; d

диаметр головного блока стрелы, м; а - размер (ширина) ковша, м.

Для инженерных расчетов можно условно принять, что ковш

имеет форму куба, тогда ориентировочно Тогда

—

= х

+0,25а, г

| = хь+

1,25а,

к+г

= х

+0,5а, г

= х

- 0,5Ь, .

Реакция забоя в ньютонах

EK„

Pol ~ К$

тах

~ ]£ ц '

где

max

- максимальная толщина срезаемой стружки, м,

'max = ЕК

/(аК

); Н - высота оси напорного вала рукояти, м, Н =

= 0,4Lsina

h; h - высота оси пяты стрелы от почвы, м

(табл.

1).

Напорное усилие рукояти в положении

в ньютонах

где А - коэффициент, зависящий от удельного сопротивления пород

копанию [1,с.267], при K

< 0,2 МПа А = 0,5; при K

от 0,2 до

0,35 МПа А = 0,65; при K

> 0,35 МПа А = 1,0.

Положение III (см.

рис.

1,6) - конец копания. В этом случае

рукоять горизонтальна и полностью выдвинута вперед (на величину

2Ь),

ковш полностью заполнен. Сила копания в этом положении в

ньютонах

n2 -§(

K+r

K+r2

p2)

"012 ~

012

где r

ol2

, r

K+r2

- плечи действия соответствующих сил, м,

п2

= (2b + 0,25a)sina

; r

012

= 2Ь +

1,25а;

= 2b + 0,5а,

р2

= 2Ь -

- 0,5b

; b - величина выдвижения рукояти, м, b =

/2,5;

- угол

между подъемным канатом и горизонтальной рукоятью в конце ко-

пания, когда рукоять полностью выдвинута вперед, градусы (см.

рис.

1,6).

Если Р

|2^ 0, то принимают Poi2=

Р01-

Тогда усилие

_ _

012

e(G

K + r2

+ G

p2)

- .

п2

Если Р

|2 > 0, то усилие

_ Ppi2

012

K+r2

p2>

п2

Для определения максимального усилия в подъемном канате

сопоставляют величины усилий S

и S

: если S

2^S

3, то

^птах

п3

; если

Дпг^-*

,з, то S,

unax

= S

tl2

Напорное усилие в положении III в ньютонах:

= Р022+ S

n max

cosa

где Р

?2 - сила отпора грунта, Н, Р

2 «

0,1

Poi2 •

Положение IV (см.

рис.

1,6) - вынос груженого ковша на

полном вылете рукояти (на величину 2Ь) и на максимальной высоте

(условно принимают, что рукоять поднята вверх от горизонтали на

угол 20°). Усилие подъема в этом положении в ньютонах

_ (G^rW) +G

)gcos20°

р4

где r

= (2b + 0,25a)sina

; a

- угол между подъемным канатом и

максимально поднятой рукоятью, градусы. '

Максимальное усилие на рукояти (это усилие используется

для расчета тормоза напорного механизма и рукояти на прочность) в

ньютонах

ll4

= g (G

) sin 20° +

cos

a,.

Положение V (см. рис.1,а) - поворот порожнего ковша для

загрузки. Принимается, что рукоять горизонтальна, а подъемный

канат занимает вертикальное положение [1,с.267]. Усилие на подъ-

емном канате в ньютонах

_ (G

K+r

Усилие в напорном механизме (см. рис.1,а, положение I) при

повороте пустого ковша к месту загрузки в ньютонах

S„

= g

+ G

4.3.

Масса противовеса экскаватора

Уравновешивание поворотной платформы достигается соот-

ветствующим размещением основных механизмов на поворотной

платформе машины и выбором величины противовеса. Величина

противовеса рассчитывается для двух условий:

- для груженого ковша, когда рукоять полностью выдвинута;

-для ковша, опущенного на почву, когда масса ковша не

создает опрокидывающего момента.

Для карьерных экскаваторов равнодействующая всех сил,

действующих на экскаватор, не должна выходить за пределы опор-

ного круга машины.

Минимальная и максимальная масса противовеса (G,

max

)

определяется из уравнения моментов относительно соответст-

венно точки А, расположенной на передней кромке опорного круга,

и точки В, находящейся на задней кромке поворотного круга экска-

ватора (рис.3). Минимальная масса противовеса в килограммах

Рис.3.

Схема экскаватора для определения массы противовеса

K+r

-N

min

д 1

'пр

где

G; -

масса основных узлов экскаватора,

кг; G

масса стрелы,

кг, ориентировочно [1,с.165] G

=LK

;

L-

длина стрелы,

м; К

Ц1-

коэффициенты, зависящие от типа рукояти, при внешней рукояти

= 446

V|y

0,652,

при

внутренней

=550

и у =

0,623;

GI -

сумма моментов, уменьшающих массу противовеса, кг-м;

уста-

новленная мощность подъемной лебедки, кВт;

гД

, г

рас-

стояния

от

точек приложения масс узлов

до

точки

А, м,

= r

+ 2Ь

0,5а;

= (/

0,5D)

0,4Lcosa

;

= r

(2b-0,5b

пр

'пр +0,5D

;

—

расстояние

от

оси вращения экскаватора

до оси

стрелы, ориентировочно

0,68D; D

диаметр опорного поворот-

ного круга экскаватора,

м; /

пр

расстояние

от

противовеса

до оси

вращения экскаватора,

м,

«1,5D.

Сумма моментов

GI = G

где

масса механизмов поворота экскаватора,

кг,

ориентировоч-

но G

~36,6N

; G;,

масса подъемной лебедки,

кг,

ориентировочно

G;,

65,5N„;

масса преобразовательного агрегата экскаватора,

кг, ориентировочно G

«51,7N

; r

= 0,5D

- /,„; /

расстояния

от

центра масс механизмов поворота

до

точки

А, м,

»0,47D;

0,5D

+ /

; /

расстояние

от

центра массы подъемной лебедки

до оси вращения экскаватора,

м, /

0,12D;

0,5

;

расстоя-

ние

от

центра массы преобразовательного агрегата

до оси

враще-

ния экскаватора,

м,

«l,4D.

В конечном виде минимальная величина противовеса

в ки-

лограммах

K+r

-139,938N

min

Максимальная величина противовеса в килограммах

С =

В+С

л ~

^ max

в '

'пр

где

расстояние

от

центра массы стрелы

до

точки

(рис.3),

м,

+D, /-

=0,5D + /

, r*=0,5D-l

, r

-0,5D,

-0,5D.

После преобразований получим

+13,862N

^ min

~~ р.

4.4.

Разрывное усилие подъемного каната

Стопорение ковша вызывает перегрузку двигателей экскавато-

ра. В это время в подъемном канате развивается усилия (в ньютонах)

^к.тах *

У.

1•,+••)

—

I ,4j)Ъ

п т

ах?

Для приближенных расчетов это усилие можно принимать S

Kinax

Максимальное усилие в ветви полиспаста подъемного каната

подвески ковша определяется с учетом их числа Z (см. табл.1):

S = S 17

•J

K.max'

Разрывное усилие каната с учетом коэффициента запаса

прочности, равного 5 для подъемных канатов,

pa3

= 10-

S/5.

4.5. Коэффициенты полезного действия рабочих механизмов

экскаватора

Подъемный механизм. Для подъема ковша экскаватора

применяется канатно-полиспастная система, которая состоит из сис-

темы подвижных блоков, закрепленных на подвеске ковша, и непод-

вижных блоков, закрепленных на конце стрелы. Подъем ковша осу-

ществляется при наматывании каната на барабаны (один или два)

подъемной лебедки. Для уменьшения усилий в канатах применяются

кратные полиспасты, что, в свою очередь, уменьшает передаточное

отношение редуктора привода лебедки.

Основной характеристикой, определяющей свойства поли-

спаста для выигрыша в силе, является его кратность, т.е. отношение

числа ветвей, на которых подвешен ковш, к числу ветвей каната,

идущих на барабан подъемной лебедки.

КПД подъемного механизма экскаватора складывается из

КПД канатно-полиспастной системы подъема ковша и КПД ре-

дуктора привода подъемной лебедки. КПД канатно-полиспастной

системы

Лп= ЛблЛн^бЛп

м >

(

)

где г)

бл

- КПД барабана подъемной лебедки, для приближенных

расчетов можно принимать т)^ « 0,98; г)

н6

- КПД неподвижного

блока стрелы, г|

нб

~ 0,97; N - число блоков на стреле; т|

.„ - КПД по-

лиспаста подъема ковша.

КПД кратного полиспаста для выигрыша в силе [3]

1-Т|'

Л,„=т^Ч'

(6)

где i

- кратность полиспаста подвески ковша; г| - КПД подвижного

блока подвески ковша (условно полагается неподвижным), ц « 0,97.

КПД редуктора привода подъемной лебедки определяется с

учетом потерь каждой зубчатой пары редуктора (в данном расчете

потери в подшипниках не учитываются):

= Л"п ,

где г|„ - КПД одной ступени (зубчатой пары) редуктора, r)

« 0,98;

п - число ступеней в редукторе подъемной лебедки.

Напорный механизм. На карьерных экскаваторах приме-

няются два типа механизмов передвижения рукояти: зубчато-

реечный и канатно-полиспастный (см. табл.1).

При зубчато-реечном механизме общий КПД этого привода

Лн -Лк.шЛг'

где г)

кш

- КПД зубчато-реечного механизма рукояти (двух кремаль-

ерных шестерен и двух зубчатых реек рукояти), г\

кш

и Г|

3р

; Лз.р ~

КПД шестерни и рейки, для инженерных расчетов r\

^ 0,96; r|

КПД одной зубчатой пары редуктора механизма напора, Г|

»0,98;

к - число ступеней в редукторе механизма напора.

При канатно-полиспастной системе механизма напора усилие

от барабана напорной лебедки через канатную систему передается

непосредственно на рукоять, передвигающуюся в седловых под-

шипниках стрелы. КПД такой системы

Лн =Лн.

Лн.н.бЛнЛр, (7)

где ц

н5

- КПД барабана лебедки механизма напора, T)

«0,98;

HH6

« 0,97 - КПД неподвижных блоков; / - число блоков в меха-

низме напора; ц

- КПД подвижного блока рукояти (условно при-

нимается неподвижным), г|

~ 0,97; т- число подвижных блоков

на рукояти (обычно один блок при движении в одном направлении);

т| - КПД одной зубчатой пары редуктора механизма напора,

т)

« 0,98; s - число ступеней в редукторе механизма напора.

5. ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО ТИПА ЭКСКАВАТОРА

Производительность экскаватора рассчитывается по форму-

ле (1). Первоначально значение коэффициента наполнения ковша

принимается максимальным: К„= 1,2 (в исключительных случаях

= 1,5). Расчет производится как для ковша стандартной емкости,

так и для сменных ковшей, предусмотренных технической характе-

ристикой машины. Далее производится расчет средневзвешенной

мощности подъемного и напорного механизмов. Результаты расче-

тов проверяются на условия (2). Если условия не выполняются, не-

обходимо уменьшать величину К„ до тех пор, пока они не будут вы-

полнены. Из рассматриваемых типов экскаваторов рациональным

типом (на данной стадии расчета) следует считать ту машину, кото-

рая в данных условиях обеспечивает максимальную производи-

тельность.

6. ПОРЯДОК ОФОРМЛЕНИЯ РАСЧЕТНОЙ РАБОТЫ

Расчетная работа состоит из пояснительной записки и графи-

ческой части. Последовательность изложения материала в поясни-

тельной записке следующая:

- Задание для расчета (горно-технические условия карьера,

для которого выполняется выбор экскаватора).

- Введение. Цель работы и задачи, которые решаются для

достижения данной цели; обоснование критериев, по которым осу-

ществляется выбор наиболее эффективного типа экскаватора для

данных условий.

- Выбор типов экскаваторов для применения в заданных ус-

ловиях. Выбор машин (см. раздел 2) и их технические характеристики.

- Методика расчета. Необходимые расчетные формулы и

обоснование выбора основных параметров.

- Исходные данные для расчета. Таблица исходных дан-

ных для каждого типа экскаватора (см. приложение, табл.1). Мас-

штабные схемы рассматриваемых экскаваторов. Расчет коэффициен-

тов полезного действия приводов машины. Кинематические схемы.

- Расчет производительности экскаваторов. Диаграммы

нагрузок подъемного и напорного механизмов экскаватора (реко-

мендуется расчеты выполнять на ЭВМ по программе, разработан-

ной в Горном институте К.П.Хмызниковым (см. приложение).

- Анализ полученных результатов. Выбор наиболее эф-

фективного типа экскаватора для заданных условий. Анализ дейст-

вующих усилий в рабочих механизмах машины.

Графическая часть работы выполняется по согласованию с

руководителем проекта.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Подерни Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых горных ра-

бот. М.:Недра.1985.

Справочник механика открытых работ. Экскавационно-транспортные

машины циклического действия / Под ред. М.И.Щадова. М.: Недра, 1989 .

Тарасов

Ю.Д.

Грузоподъемные машины и механизмы: Учеб. пособие /

Санкт-Петербургский горный ин-т. СПб, 1995.

Чулков НИ Расчет приводов карьерных машин. М: Недра, 1987.

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИМЕР РАСЧЕТА ДЛЯ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОГО ТИПА

ЭКСКАВАТОРА ДЛЯ ЗАДАННЫХ ГОРНЫХ УСЛОВИЙ КАРЬЕРА

Задание для расчета. Произвести сравнительную оценку не-

скольких экскаваторов и выбрать наиболее эффективный тип машины

для условий карьера, высота уступа в котором составляет 17 м.

Горные породы, подлежащие выемке, - скальные породы

VIII категории (см. табл.2); погрузка осуществляется после БВР в

железнодорожный транспорт; применяется двухрядное взрывание.

ВЫБОР ТИПОВ ЭКСКАВАТОРОВ, ВОЗМОЖНЫХ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ

В ЗАДАННЫХ УСЛОВИЯХ

Так как применяется двухрядное взрывание, максимальная

высота копания экскаватора Н

должна быть больше или равна

высоте уступа h

При h

= 17 м по высоте копания наиболее под-

ходящими машинами являются экскаваторы типа ЭКГ-6,Зус и

ЭКГ-20с, у которых Н

= 17,1 м и Н

= 17,9 м. Экскаваторы типа

ЭКГ-4у, ЭКГ-6,Зу и ЭКГ-12,5у также могут быть использованы в

данных условиях (см. табл. 1).

ВЫБОР И РАСЧЕТ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

Набор необходимых исходных данных представлен в

табл.1.

Для заданных горных пород (см. табл.2) удельное сопротивление

копанию Ks= 0,43^-0,75 МПа, для расчетов принимаем К;=0,7МПа.

Объемная плотность породы в целике у = 3200 кг/м

, коэффициент

разрыхления К

= 1,60.

Вычертим в масштабе схемы рассматриваемых экскаваторов*

(см.

рис.1 и 3), графически определим углы ot|, a

, аз. Для экскава-

тора ЭКГ-6,Зус а, = 27°, а

= 69°, а

= 80° .

' Здесь приведен расчет только экскаватора ЭКГ-6,Зус.

Таблица I

Исходные данные для расчета средневзвешенной мощности приводов

рабочих механизмов и производительности экскаватора

Обозначение

Исходные параметры параметра

Примечание

формулах

Сопротивление породы копанию, МПа K

Принимается по харак-

Плотность породы в целике, кг/м

у теристике разрабаты-

,, , . ,, ваемых пород (табл.2)

Коэффициент разрыхления породы К

Емкость ковша экскаватора, м

Е Принимаются стан-

дартный и сменные

ковши

Коэффициент наполнения ковша К„ Рассчитывается мак-

симально допустимая

величина (см. раздел 3)

Длина стрелы экскаватора, м L

Принимается по тех-

Угол наклона (установки) стрелы, градусы а

ст

нической характери-

стике экскаватора

Длина рукояти напорного механизма, м L

pyh

Диаметр опорного поворотного круга экска- D

ватора, м

Суммарная мощность лебедки подъемного N

механизма, кВт

Суммарная мощность механизма напора, кВт N

Длительность рабочего цикла, с t

Число ветвей полиспаста канатной подвески z

ковша

Скорость подъема ковша, м/с V

Скорость напора рукояти напорного меха- V„

низма, м/с

Высота оси пяты стрелы от почвы, м h

Индекс типа рукояти А Внешняя-1, внутрен-

няя - 0

Окончание табл.1

Обозначение

Исходные параметры параметра в Примечание

формулах

Угол поворота экскаватора на разгрузку, а Принимается по дан-

градусы ным раздела 3

Время передвижек экскаватора у забоя в t

течение часа, мин.

Коэффициент использования экскаватора за К

время работы

Общий КПД блоков полиспаста ковша и г|

Рассчитывается по

барабана подъемной лебедки формулам раздела 4.5

Обший КПД редуктора подъемной лебедки г)

Общий КПД механизма напора г|

Угол между подъемным канатом и верти- а.\ Определяется графи-

кальной рукоятью в начале копания (ковш чески по схеме экска-

пустой), градусы ватора

Угол между подъемным канатом и полностью а

выдвинутой горизонтальной рукоятью (в конце

копания), ковш полностью заполнен, градусы

Угол между подъемным канатом и макси- а

мально выдвинутой рукоятью при макси-

мальной высоте подъема ковша, градусы

Организация погрузки породы: - Задается при расчете

в железнодорожный транспорт

в автотранспорт, на конвейер, в отвал

Продолжительность рабочей смены, ч Т

см

Погрузка породы осуществляется в железнодорожный

транспорт, поэтому можно принять коэффициент использования

экскаватора за время работы равным 0,55-0,8; для расчета К

= 0,7.

При сквозной схеме движения вагонов около забоя угол поворота

экскаватора при погрузке составляет около 90 , при этом К

= 1,0;

время передвижек экскаватора у забоя в течение смены t

= 15 мин;

продолжительность рабочей смены

см

8 ч. Первоначально для

расчетов принимаем максимальное значение коэффициента напол-

нения ковша: К„= 1,2.

3. РАСЧЕТ КПД РАБОЧИХ МЕХАНИЗМОВ ЭКСКАВАТОРА

Подъемный механизм. У экскаватора типа ЭКГ-6,Зус

подъем ковша осуществляется канатно-полиспастной системой и

двухбарабанной лебедкой с редуктором (рис.1,а).

КПД канатно-полиспастной системы определяется по фор-

муле (5), где Т|бл = °>

; Лн'б =

0>97

= 0,9409; Tj„.n *

*1-0,97

/[2(1 -0,97)] = 0,985 [см. формулу (6)] при i„= 4/2 = 2.

Тогда Tj

= 0,980,94090,985 = 0,9082.

КПД редуктора привода подъемной лебедки (рис. 1,6) состо-

ит из КПД каждой ступени зубчатой пары редуктора,

= 0,98

= 0,9412.

а б

Рис.

Подъемный механизм экскаватора типа ЭКГ-б.Зус: а - схема навески подъ-

емных канатов: б - кинематическая схема редуктора лебедки

I - барабаны подъемной лебедки; 2

—

головные блоки стрелы; 3 - блоки подвески

ковша: 4 - уравнительные полублоки стрелы; 5 - электродвигатель; 6 -тормоз;

7 - корпус редуктора

<L>

о g я

га

с;

* W» ^

. <*

! s

ГО

2 f- «

У о 5

* о- 8

! s ш

« g |

г; X

§•

s-t

§ |8.

= 05

X '5 |

о -о Ч

х S о

* я Р.

8 з &

X S 3 !

я я Й °°

| й

" £ » 3

о £r (- О.

* es

о I

га о г-

§ ;«

I-

«to

3 s 5

§• «N &

я V

га

=з

чо

* и ..,

й " сх

ч о

5 я Е

3 2 *

5 S- 5

га ох

х с °-

« гаи

5 х >>

£ X О

х я а

о. ю |

о я I

.з s ~

: ^ о.

Напорный механизм. Он представляет собой канатно-полис-

пастную систему выдвижения рукояти, передвигающуюся в седловых

подшипниках стрелы, двухбарабанную лебедку с редуктором и элек-

тродвигателем (рис.II). КПД такой системы определяется по фор-

муле (7), где Лн.б*0,98; л'н.н.б

°'

9?2 =

°>

9409

; Лн *°>

97-

г," = 0,98

= 0.9224. Тогда л„ = 0,98

•

0,9409

•

0,97

•

0,9224 = 0,8250.

4. РАСЧЕТ НА ПЭВМ

Программа расчета средневзвешенной мощности приводов

рабочих механизмов экскаватора типа ЭКГ-6,Зус в зависимости от

свойств разрабатываемых пород разработана К.П.Хмызниковым.

Исходные данные первоначально подготавливаются в виде:

0,700

- сопротивление породы копанию, МПа;

3200.

- плотность породы в целике, кг/м

1.60 - коэффициент разрыхления породы;

06,30 - емкость ковша экскаватора, м

1,20 - коэффициент наполнения ковша;

16,50 - длина стрелы экскаватора, м;

50,0 - угол наклона (установки) стрелы, градусы;

12,850 - длина рукояти напорного механизма, м;

3,800

-диаметр опорного поворотного круга экскаватора, м;

0380,00 - суммарная мощность лебедки подъемного механизма. кВт;

0100.00 - суммарная мощность напорного механизма. кВт;

1.720 -диаметр головного блока стрелы, м;

04 - число ветвей полиспаста канатной подвески ковша;

0.9082 - общий КПД блоков полиспаста ковша и подъемного барабан

лебедки;

0,9412 - общий КПД редуктора подъемной лебедки;

0.8250 - общий КПД напорного механизма;

27,00 - угол между подъемным канатом и вертикальной рукоятью

в начале копания (ковш пустой), градусы;

69.00 - угол между подъемным канатом и горизонтальной рукоятью в

конце копания (ковш полностью заполнен), градусы;

80,00 - угол между подъемным канатом и максимально-выдвинутой

рукоятью при максимальной высоте подъема ковша, градусы;

1.075 - скорость подъема ковша, м/с;

0,510 - скорость напора рукояти напорного механизма, м/с;

4,095 - высота оси пяты стрелы от почвы, м;

0 - индекс типа рукояти;

028.

- длительность рабочего цикла, с;

015.

- время передвижек экскаватора у забоя в течение часа, мин;

090.

- угол поворота экскаватора на разгрузку, градусы;

0,70 - коэффициент использования экскаватора за время работы;

8.00 - продолжительность рабочей смены, ч.

4.1.

Результаты расчета для К„ = 1,2

Контрольные исходные данные:

Емкость ковша экскаватора, м

6,30

Длина стрелы, м 16.500

Сопротивление пород копанию, МПа

0,700

Коэффициент наполнения ковша 1,20

Результаты расчета:

Средневзвешенная мощность двигателя, кВт:

подъемной лебедки 386.

напорного механизма 103.

Эксплуатационная производительность. м

/смену 2552.

Усилия в подъемном и напорном механизмах экскаватора по

операциям. кН:

втягивание вертикальной рукояти напорного механизма

(подъемная лебедка отключена, ковш загружен) 354.

копание (рукоять горизонтальна, вертикальное положение

подъемного каната, ковш загружен):

максимальное усилие подъема ковша 722.

максимальное в напорном механизме 235.

конец копания (рукоять горизонтальна и полностью выдви-

нута вперед, ковш загружен):

на подъемном канате 722.

в напорном механизме 291.

вынос груженого ковша (полный вылет рукояти и макси-

мальная высота подъема ковша):

на подъемном канате 283.

в напорном механизме (для расчета тормоза) 155.

поворот пустого ковша для загрузки:

на подъемном канате (рукоять горизонтальна, верти-

кальное положение подъемного каната) 110.

в напорном механизме (рукоять вертикальна) 205.

Разрывное усилие подъемного каната ковша, кН 1203.

Масса противовеса, кг:

минимальная 55149.

максимальная 70865.

Реакция грунта на зубьях ковша (P

i). H 361440.

Сила копания (Рщг), Н

322371.

Усилие для расчета подъемного каната (S

nmiU

), H 721837.

По результатам расчета видим, что средневзвешенная мощ-

ность подъемного и напорного механизмов экскаватора при работе

превышает установленную мощность этих приводов, т.е.

„ = 386 кВт > N

= 380 кВт; N

= 103 кВт >

1М„

= 100 кВт. Условия

(2) не выполняются, поэтому следует уменьшить значение коэффи-

циента наполнения ковша при копании; проведенные расчеты пока-

зывают, что требуемые условия выполняются при К„ = 1,08.

4.2.

Результаты расчета для К

= 1,08

Контрольные исходные данные:

Емкость ковша экскаватора, м

6.30

Длина стрелы, м 16,500

Сопротивление пород копанию. МПа

0,700

Коэффициент наполнения ковша 1,08

Результаты расчета:

Средневзвешенная мощность двигателя,

кВт:

подъемной лебедки

359.

напорного механизма

98.

Эксплуатационная производительность, м

/смену 2296.

Усилия

подъемном

напорном механизмах экскаватора

но

операциям,

кН:

втягивание вертикальной рукояти напорного механизма

(подъемная лебедка отключена, ковш загружен)

339.

копание (рукоять горизонтальна, вертикальное положение

подъемного каната, ковш загружен)-.

максимальное усилие подъема ковша

661.

максимальное

напорном механизме

211.

конец копания (рукоять горизонтальна

полностью

вы-

двинута вперед, ковш загружен):

на подъемном канате

661.

в напорном механизме

265.

вынос груженого ковша (полный вылет рукояти

макси-

мальная высота подъема ковша):

на подъемном канате

268.

в напорном механизме (для расчета тормоза)

148.

поворот пустого ковша для загрузки:

на подъемном канате (рукоять горизонт&пьна. верти-

кальное положение подъемного каната)

Ю.

в напорном механизме (рукоять вертикальна)

205.

Разрывное усилие подъемного каната ковша,

кН 1101.

Масса противовеса,

кг:

минимальная 51940.

максимальная 70865.

Реакция грунта на зубьях ковша (Р

325296.

Сила копания (Р012Х

286846.

Усилие для расчета подъемного каната (S

max

660671.

Полученные данные удовлетворяют условиям (2).

Анализ действующих усилий в рабочих механизмах

экскаватора ЭКГ-6,Зус. Реакция грунта на зубьях ковша при ко-

пании и срезании максимальной стружки в положении II (см.

рис.1,

a) Poi = 325 кН, усилие копания в положении III (см.

рис.1,

б)

Рои = 287 кН. Максимальное усилие на подвеске ковша

max

Sn2 = 661 кН; максимальное усилие в напорном механизме

экскаватора S„| = 339 кН; максимальное усилие для расчета тормоз-

ного устройства в приводе рукояти напорного механизма

S„4=M8KH.

Аналогично рассчитываются параметры других рассматри-

ваемых экскаваторов. Результаты расчетов представлены в табл.II.

Таблица И

Основные параметры сравниваемых экскаваторов

емкость ковша

Е,

Коэффициент Эксплуатационная

наполнения К„ производительность

экскаватора

_ ->,

Q„

м7ч

ЭКГ-б.Зус

6,3 1.08

2296

ЭКТ-20с

20,0 0.65

4387

0.77

4678

0,45

3493

В данном случае величина К„ ограничивается мощностью

напорного механизма.

Вывод: Из экскаваторов ЭКГ-6,Зус и ЭКГ-20с выбираем

ЭКГ-20с со сменным ковшом емкостью 18 м и коэффициентом на-

полнения ковша 0.77 , так как его эксплуатационная производитель-

ность является максимальной по сравнению с другими рассматри-

ваемыми вариантами.