Курсовой проект - Обоснование, выбор и расчёт средств механизации очистных работ в условиях рудника

Подождите немного. Документ загружается.

G = Q ×9,81 = 19800×9,81 = 194238

Зная полученное усилие внедрения сравниваем с тем, которое может

реализовать ходовая часть.

НGF

cс





НF

472507.067500 

Выбранный типоразмер машины должен соответствовать условиям

эксплуатации, обеспечивать эффективную и безопасную работу в режимах погрузки

и транспортирования при движении на подъём, а также торможении на спусках.

Потребная мощность двигателя машины для погрузочного режима, кВт

   

 







7,01000

1194238

1sin

1000

аКcоsfсоsf





[(0,35-0,15)∙соs5

+0,15∙соs5

+ sin5

+ (1+0,2)∙0,4] =156,3 кВт

G = Q ×9,81 = 19800×9,81 =194238Н

Потребная мощность двигателя машины для транспортного режима, кВт

   

 







7,01000

5194238

1sin

1000

аКсоsf





[0,15∙соs5

- sin5

- (1+0,2)∙0,4] =339.6кВт

где К

= 0,1…0,25 – коэффициент, учитывающий инерцию всех

вращающихся частей привода;

а = 0,4-0,6 м/с

– ускорение (замедление) машины;

 = 0,15 - коэффициент трения;

 = 5

– уклон подъёма (спуска) трассы;

= 0,3 …0,35 - коэффициент сцепления колес машины с рудничной дорогой;

G – сила тяжести машины и расчетного количества груза в ней, Н

G = (Q + Q

пд

)×9,81 = (8000+ 19800)×9,81 = 272718 Н

 = 0,68…0,72 - КПД гидромеханической трансмиссии;

V =1,0…20 км/ч – скорость движения машины по выработкам.

Вышеприведенные расчеты потребных мощностей показывают пригодность

принятых машин ПД-8.

Эксплуатационная сменная производительность ПД-8, т/смену

эксп

разгрдвижпогр

ttt

КТЕ







3600

6,572

1058012

95,06,3743600







где :

Е = 4м

– вместимость ковша машины;

Т = 7 ч - продолжительность работы машины в течение смены;

разг

= 10…20 с;

погр

– время погрузки, с

=0,95 коэффициент заполнения ковша

рем

=1,1 коэффициент, учитывающий время на обслуживание машины

ман

=1,3 коэффициент, учитывающий время на манёвры машины в забое

погр

= t

К

ман

К

рем

= 81,11,31,1 = 12

движ

– время движения машины от забоя до пункта разгрузки и обратно, с

движ

= 3600L(1/V

гр

+1/V

пор

)К

дв

= 36000,4(1/5 + 1/9)1,3 = 561 с

где

L =0,4 км – длина откатки руды;

гр

= 5 км/ч – скорость машины в грузовом направлении;

пор

=9 км/ч – скорость машины в порожняковом направлении;

дв

=1,25…1,3 – коэффициент, учитывающий неравномерность движения

машины.

Годовая эксплуатационная производительность ПД-8, т/год

эксп

= Q

эксп

∙(Н-n

)∙s = 572,6× (305-45)∙3 = 446160

Рабочий парк машин ПД-8, ед

раб

= Q

экс

доб

эксп

515,1

446160

2100000



Инвентарный парк машин ПД-8, ед

инв

= N

раб

/К

=5/0,85 =6

где К

= 0,85 – коэффициент готовности машины.

Вместимость кузова машины ПТ-6 должна соответствовать расчетной массе

для максимальной насыпной плотности руды и размеру кондиционного куска руды,

= Q

/ = 6/3,6 = 1,7м

где  = 3,8т/м

– плотность транспортируемой руды;

Q – грузоподъемность машины , т

Увеличение вместимости кузова на 5 – 10 % и превышение нагрузки до 3%

находится в пределе допустимого.

Выбранный типоразмер машины должен соответствовать условиям

эксплуатации, обеспечивать эффективную и безопасную работу в режимах погрузки

и транспортирования при движении на подъём, а также торможении на спусках.

Определяем конструктивную, ориентировочную массу машины для

грузонесущего ковша. т

= а

×Q

.т

= 2×6=12 т

– коэффициент равный 1,8-2

Определяем усилие внедрения:

вн

=К

×К

×L

вн

1,25

×В

×К

где К

=1,5 коэффициент, учитывающий крупность горной массы

в.

=0,2 коэффициент, учитывающий вид насыпного груза

=1,2 коэффициент, учитывающий влияние высоты щебня

=1,1-1,8 коэффициент формы ковша

вн

–глубина внедрения ковша в штабель

- ширина ковша принимается равной длине ковша

смLL

квн

,)8,07,0( 

,где L

- длина днища ковша

смVL

кк

,4,11



смL

8,702404,11



смL

вн

6,498,707,0 

Усилие внедрения

)2,49368(4,50325.12.18,706,492.05.1

25,1

НкГсP

вн



Определяем удельную энерговооруженность

ткВтQQ

/,/2.27

18.0



= 27.2×6

0.18

=37,5 кВт/т.

Определяем сцепной вес приходящийся на приводные колёса:

кНPnG

внс





, где n=1,1-1,15 коэффициент запаса

=0,7 коэффициент сцепления колёс с почвой

кНG

5,77107.0/2,493681.1



Зная полученное усилие внедрения сравниваем с тем, которое может

реализовать ходовая часть.

НGF

cс





НF

542507.077500 

G – сила тяжести машины и расчетного количества груза в ней, Н

G = Q

пд

×9,81 = 10000 ×9,81=98100Н

Потребная мощность двигателя машины для погрузочного режима, кВт

на подъём

   

 







7,01000

198100

1sin

1000

аКcоsfсоsf





[(0,35-0,15)∙соs5

+0,15∙соs5

+ sin5

+ (1+0,2)∙0,4] =124 кВт

Потребная мощность двигателя машины для транспортного режима, кВт

   

 







7,01000

5156960

1sin

1000

аКсоsf





[0,15∙соs5

- sin5

- (1+0,2)∙0,4] =293.7кВт

где К

= 0,1…0,25 – коэффициент, учитывающий инерцию всех вращающихся

частей привода;

а = 0,4-0,6 м/с

– ускорение (замедление) машины;

 = 0,15 - коэффициент трения;

 = 5

– уклон подъёма (спуска) трассы;

= 0,3 …0,35 - коэффициент сцепления колес машины с рудничной дорогой;

G – сила тяжести машины и расчетного количества груза в ней, Н

G = (Q + Q

пд

)×9,81 = (6000+ 10000) ×9,81=156960Н

 = 0,68…0,72 - КПД гидромеханической трансмиссии;

V =1,0…20 км/ч – скорость движения машины по выработкам.

Вышеприведенные расчеты потребных мощностей показывают пригодность

принятых машин ПТ-6.

Эксплуатационная сменная производительность ПТ-6, т/смену

эксп

разгрдвижпогр

зКУЗ

ttt

КТЕ







3600

5,321

175801,73

16,375,23600







где Е

куз

= 2,5м

– вместимость кузова машины;

Т = 7 ч - продолжительность работы машины в течение смены;

разг

= 10…20 с;

погр

– время погрузки, с

=1 коэффициент заполнения ковша

погр

нковш

куз

КЕ



t

К

ман

К

рем

15,0

5,2



81,21,31,1= 68,64

ман

=1,3 коэффициент, учитывающий время на манёвры машины в забое

рем

=1,1 коэффициент, учитывающий время на обслуживание машины

движ

– время движения машины от забоя до пункта разгрузки и обратно, с

движ

= 3600L(1/V

гр

+1/V

пор

)К

дв

= 36000,4(1/3 + 1/6)1,3= 720 с

где L = 0,15км – длина откатки руды;

гр

=5 км/ч – скорость машины в грузовом направлении;

пор

= 9 км/ч – скорость машины в порожняковом направлении;

дв

=1,25…1,3 – коэффициент, учитывающий неравномерность движения

машины.

Годовая эксплуатационная производительность ПТ-6, т/год

эксп

= Q

экс

∙(Н-n

)∙s = 321,5(305-45)∙3 = 250380

Рабочий парк машин ПТ-6, ед

раб

= Q

экс

доб

эксп

250380

15,12100000





инв

= N

раб

/К

= 10/0,85 =12

где К

= 0,85 – коэффициент готовности машины.

Для определения оптимального варианта доставки руды выше приведенными

погрузочно-доставочными машинами составляется табл.5.

Таблица 5

Основные параметры

Единица

измерени

Машины

ПД-8 ПТ-6

Количество машин шт. 6 12

Эксплуатационная

сменная производительность

т/смену 572 321,5

Грузоподъёмность т 8 6

Вместимость кузова м

- 2,5

Вместимость ковша м

1,5-2,5 0,5

Двигатель Дизель-электрический дизельный

Мощность кВт 110 140

Масса т 19,8 10

Линейные размеры м 3,4×3,6 3,3×3

выработки

Из сравнения, приведенных в таблице 5, видно, что рабочие параметры машин

ПД-8 и ПТ-6 примерно одинаковые, но предпочтение отдается машинам ПД-8, ведь

производительность у нее выше, чем у ПТ-6. Еще одно преимущество ПД-8 перед

ПТ-6 это время разгрузки и погрузки, а это отражается на производительности, т.е.

чем меньше цикл погрузки и разгрузки, тем больше производительность, и

количества машин меньше, что улучшает работу в стесненных условиях .

Принимаем машины ПД-8.

5.2 Специальная часть

Податчики буровых кареток

В Х1Х веке механическая подача не получила широкого распространения при

бурении шпуров и после успешного её применения в машине Сомелье в практике

перешли на ручную подачу, при которой при изменении крепости пород легко было

изменять усилие подачи и в какой то степени бурить на оптимальном режиме.

Рис1. Схемы податчиков:

А-поршневого,

Б-канатно-поршневого,

В-винтового,

Г-винтового телескопного,

Д-цепного телескопного.

В схемах:

1 – цилиндр,

2 – поршень,

3 – перфоратор,

4 – стрела манипулятора,

5 – шкив,

6 – рама податчика,

7 – канат,

8 – бобышка на перфораторе,

9 – бур,

10 – люнет,

11 – пневматический домкрат для

распора податчика в забой,

12 – двигатель,

13 – планетарная передача,

14 –рама,

15 – винт,

16 – гайка,

17 – шестеренчатая передача,

18 – верхняя и нижняя рамы

телескопа,

19 – гайка в шестерне,

20 – тяговая цепь,

21 – приводная звездочка.

Ручная подача вплоть до сороковых годов ХХ века осуществлялась обычно

бесконечным винтом на салазках и гайкой на корпусе колонковой машины.

Попытки механизировать подачу предпринимались рядом фирм. Как уже нами

упоминалось, в начале тридцатых годов отмечено было применение пневматических

поршневых податчиков, что позволило увеличить усилие подачи и скорость бурения.

Однако массового распространения подобная подача не получила. Не решенными

были проблемы увеличения величины подачи и прочности бурового инструмента. В

крепкой породе бур тупился через 0,5 - 0,6 м бурения шпура, и требовалась его

замена. На такую величину делалась подача и длина салазок.

С увеличением мощности машин оптимальное усилие подачи увеличилось до 700

кг, но росла и стойкость буров и возникла проблема увеличения длины подачи.

В сороковые - пятидесятые годы были предложены различные конструкции

податчиков (рис. 4.31): поршневые, винтовые, вибрационные, дифференциально-

винтовые, канатно-поршневые и, наконец, цепные.

В отличие от известного и наиболее простого поршневого податчика с

подвижным поршнем был предложен податчик с неподвижным поршнем, с

перемещающимся цилиндром (рис. 4.32).

Рис. 2

2 – перфоратор,

3 – платформа,

5 – цилиндр,

6 – корпус податчика,

7 – поршень со штоком,

1, 4 - воздухоподводящие каналы

Винтовые податчики, широко применявшиеся при ручной подаче при бурении

колонковыми перфораторами, уже в тридцатые годы были усовершенствованы. Винт

стал вращаться от отдельного пневмомотора, расположенного на салазках податчика.

Фирмой Гарднер-Денвер была предложена конструкция податчика с неподвижным

винтом (рис. 4. 33).

К семидесятым годам податчики стали изготовлять с подачей равной длине

шпура, с расчетом бурения на один бур, что привело не только к сокращению

времени вспомогательных операций на смену бура, но и к увеличению скорости

бурения за счет уменьшения среднего диаметра шпура. С увеличением глубины

шпуров и энергии удара перфоратора изменились технологические требования к

конструкции податчика.

Податчик, также как и манипулятор приобрел самостоятельное значение,

отдельное, изготовляемое фирмами изделие, которое можно было приобрести,

выбрав необходимый тип для конкретных условий бурения.

В восьмидесятые годы податчики выпускались многими фирмами. По

конструкции авторы / 26 / делят податчики на винтовые (В), цепные (Ц) и канатные

(К) с моторным вращательным приводом (М) или пневмоцилиндровые возвратно-

поступательного движения (П) с направляющей балкой постоянной длины или

телескопической, а по виду применяемого энергоносителя все податчики делят на

пневматические и гидравлические (Г).

Конструкция податчика должна обеспечивать подачу на полную глубину бурения,

соосность бура со шпуром, и необходимое, обычно большое усилие подачи.

Рис 3

С увеличением длины подачи удлинялись, соответственно, салазки и податчик

становились крайне тяжелым. Эти противоречия, в какой то степени решались за счет

применения комбинированных податчиков, например цепных в комбинации с

поршневыми.

Наибольшее распространение получили податчики с длиной подачи 2,4 - 3,6 м, а

специальные конструкции податчиков обеспечивали длину подачи до 6 - 8 м.

Податчики с гидравлическим приводом рекомендовались для машин вращательного

бурения, а гидро-телескопические - для ГП. Все винтовые податчики делались с

шариковой резьбой. Податчик с удвоителем хода подачи работает по принципу

полиспаста (рис. 4.34). При движении вперед система каретка 5 - цилиндр

гидравлического домкрата 6 люнет (буродержатель) 2 со звездочкой 8 (или блоком

при использовании каната) подает на забой звездочку 8 с цепью 3. Цепь 3 (или канат),

перекинутая через звездочку 8, закреплена одним концом на раме податчика 1, а

другим - на салазках бурильной машины. Скорость подачи салазок 4 с бурильной

машиной 4 в два раза выше скорости движения цилиндра 6. При этом, если цилиндр 6

перемещается на расстояние А, то салазки - на расстояние 2А.

Рис. 4

С целью уменьшения отклонений бура от намеченного направления бурения на

податчиках применяются буродержатели (люнеты), передний и средний подвижный,

а для удержания системы бур-перфоратор-податчик-стрела-каретка от отклонений

при бурении шпура в нижней части податчика предусматриваются один или два

гидравлических или пневматических цилиндра с распорными поршневыми

фиксаторами всей системы каретки. Такая фиксация особенно необходима при

забуривании очередного шпура.

Применялись различные конструкции люнет (рис. 4.35). При бурении одним

буром шпуров большой глубины и особенно скважин конструкция податчика

становилась слишком громоздкой и тяжелой и смена бура на более длинный бур,

постепенное наращивание бура делалось вручную. Этот процесс при автоматизации

бурения оставался длительное время не автоматизированным.

Рис.5 Люнеты: а, б – глухие, в, г - накидные

Задача автоматизации процесса замены бура на более длинную штангу довольно

успешно решена фирмой "Тамрок", выпустившей устройство для смены штанг в двух

сериях 600 и 800 на разную длину штанги. Например, марка изделия 804 рассчитана

на длину штанг 1,22 м. Устройство представляет собой кассету из набора

наращиваемых штанг с приводом для механизации всех процессов замены и

наращивания очередной штанги, набором необходимых датчиков и концевых

выключателей автоматической схемы наращивания или замены штанг /26/.Фирма

производила также упрощенные бескассетные устройства удлинения штанги, модели

FTM. В удлинитель помещается одна дополнительная штанга, и короткий первый бур

автоматически удлиняется, позволяя бурить шпуры длиной до 6,355 м.

В восьмидесятые годы большинство фирм выпускали канатно-поршневые

гидравлические податчики (табл. 1). Для уменьшения массы податчиков в ряде фирм

их изготавливали из легких сплавов.

Характеристика податчиков ряда фирм

М ТП l

уп

"Атлас Копко" g

ВМН 1112 КПГ 3457 7,9 4866 320

ВМН 1114 То же 4063 7,9 5472 235

ВМН 1511 То же 2788 7,9 4199 210

ВМН 1514 То же 4044 7,9 5472 220

ВМН 612 То же 3405 12,55295 360

ВМН 618 То же 5235 12,57125 420