Механизация открытых горных работ
У прямой напорной лопаты с рабочим оборудованием «С у пер Ф р о н т» траектория движения ковша образуется при взаимодействии трех механизмов: подъема, напора и поворота ковша. Рабочее оборудование состоит из ковша, рукояти и стрелы. Механизм подъема включает в себя подъемную лебедку, канат, нижний, установленный на стреле блок, образующий с верхним и уравнительным блоками полиспастную систему… Читать ещё >
Механизация открытых горных работ (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МИНИСТЕРСТВА НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РФ
Технический институт (филиал) в г. Нерюнгри
Якутского государственного университета
им. М.К.АММОСОВА
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Дисциплина: Горные машины и оборудование
Тема: «Механизация открытых горных работ»
Выполнил: студ.гр.ОГР-04)6
Егоров. Д.В.
Руководитель:
Редлих Э.Ф.
г. Нерюнгри, 2007 г.
1.Назначение, классификация и обоснование выбора горной машины в зависимости от условий работы.
2. Статический расчет параметров работы машины.
3. Технологические параметры машины.
4. Устройство и принцип работы машины.
5. Устройство, принцип работы, эксплуатация механического оборудования и привода. Механизм подъема.
6. Расчет производительности машины.
7. Требования безопасной эксплуатации машины
8. Графическая часть
горная машина технология оборудование
Назначение, классификация и обоснование выбора горной машины в зависимости от условий работы.
Основой для повышения производительности труда на открытых горных работах являются механизация и автоматизация основных и вспомогательных работ, рост единичных мощностей машин, создание и внедрение систем машин, взаимосвязанных своими рабочими параметрами и технологическими функциями.
Основными типами горных машин, применяемых при открытой добыче полезных ископаемых, являются буровые станки, выемочно-погрузочные, выемочно-транспортирующие машины и машины для гидродобычи.
К выемочно-погрузочным машинам относятся экскаваторы, предназначенные для зачерпывания горной массы, перемещения ее на относительно небольшие расстояния и погрузки в транспортные средства или отсыпки в отвал.
Экскаваторы могут быть периодического (цикличного) и непрерывного действия.
К машинам периодического действия относят одноковшовые экскаваторы, а к машинам непрерывного действия — многоковшовые экскаваторы.
Существующие экскаваторы классифицируют по назначению и роду выполняемой работы, вместимости ковша (одноковшовые) или теоретической производительности (многоковшовые), видам рабочего, ходового и силового оборудования.
По назначению и роду выполняемой работы одноковшовые экскаваторы, применяемые на карьерах, относятся к следующим группам:
ЭКГкарьерные гусеничные с ковшами вместимостью 2−20 мз; ЭГ — карьерные гидравлические на гусеничном ходу с ковшами вместимостью 2,5−40 мз; ЭВГ — вскрышные гусеничные с ковшами вместимостью 15−100 мз (в настоящее время промышленностью не выпускаются); ЭШ — шагающие (драглайны) с ковшами вместимостью 4−125 мз.
Кроме указанных промышленностью выпускаются также экскаваторы типов: ЭО — универсальные (строительные) гусеничные и пневмоколесные с ковшами вместимостью 0,16−4 мз; ЭКСГ — карьерно — строительные гусеничные с ковшами вместимостью 1,25−8 мз.
По конструкции рабочего оборудования одноковшовые экскаваторы делятся на две группы. К первой группе относятся экскаваторы, ковш у которых закреплен на жестких балках (стрела и рукоять) и поэтому имеет заданную траекторию движения (прямая лопата, обратная, струг). Ко второй группе относятся экскаваторы, ковш у которых имеет гибкую (с помощью канатов) связь с машиной. Траектория движения ковша у таких экскаваторов (драглайн, грейфер) определяется весом ковша и свойствами горных пород.
Одноковшовые экскаваторы типа «прямая лопата» используют при выемке мягких, плотных и разрыхленных (полускальных и скальных) пород с подошвы забоя; погрузке этих пород в отвал или транспортные средства, расположенные на уровне установки экскаватора или вышележащем уступе; .при проходке траншей и на отвальных работах.
Экскаваторы типа «обратная лопата», в отличие от прямых лопат, производят выемку пород копанием ниже уровня установки экскаватора с погрузкой в транспортные средства, расположенные на уровне установки экскаватора или нижележащем уступе.
Статический расчет экскаваторов.
Статический расчет экскаваторов имеет цель определить: уравновешенность поворотной платформы, устойчивость экскаватора, усилия в роликах и захватывающих устройствах опорно-поворотного круга, опорные реакции и давления на основание (грунт).
Уравновешенность поворотной платформы.
Уравновесить поворотную платформу — значит устранить выход результирующей веса платформы с механизмами и рабочим оборудованием за пределы периметра опорного круга при повороте платформы (и отвальной консоли — для многоковшового экскаватора) с полной нагрузкой и без нагрузки на рабочем органе.
в процессе экскавации у одноковшовых экскаваторов с малой и средней вместимостью ковша при максимальном вылете рукояти допускаются отрывающие нагрузки в центральной цапфе или захватывающих роликах.
Удерживающий момент Му (кИ 'м) образуется от равнодействующей G} (кИ) весов всех вращающихся частей экскаватора (за исключением противовеса и рабочего оборудования) на плече относительно оси вращения платформы. В противоположном направлении на платформу экскаватора действует опрокидывающий момент МО (кИ 'м) от веса рабочего оборудования с грузом, выдвинутым на максимальный вылет.
При определении оптимальных размеров рабочего оборудования, например драглайна, основной заданной величиной является вместимость ковша или длина стрелы. Если обе величины изменять нежелательно, то прибегают к изменению диаметра опорной базы- (в известных пределах). Таким образом, расчет уравновешенности платформы сводится к задаче, в которой среди принятых и заданных величин имеются такие, которые могут быть изменены.
Платформа считается уравновешенной, если при любых возможных положениях поворотной части с ковшом (порожним или груженым) соблюдаются следующие необходимые условия:
равнодействующая весов вращающихся частей с рабочим оборудованием не должна выходить за периметр многоугольника, образующегося соединением точек касания опорных катков с поворотным кругом;
перемещения равнодействующей вперед или назад по отношению к центральной цапфе желательно иметь одинаковыми по величине.
Уравновешивание поворотной платформы достигается соответствующим размещением всех механизмов на поворотной платформе и выбором массы противовеса.
Технологические параметры машины
Экскаватор «Марион-301М» — мощная электрическая карьерная машина с рабочим оборудованием — механическая лопата прямого действия, на гусеничном ходу, предназначенная для разработки полезных ископаемых открытым способом.
Экскаваторы данных моделей относятся к категории машин, используемых потребителем за весь срок службы при условии проведения периодического технического обслуживания (ТО) и ремонта (Р) по определенной системе и при периодической замене деталей (агрегатов).
Конструкция экскаватора позволяет вести раздельно ремонт или замену узлов — блоков, как механической системы, так и электрической. Доступность к системам при монтаже — демонтаже удовлетворительная.
Часть деталей, неразъемных составных частей, как по конструктивным, так и по технологическим признакам, возможно восстанавливать многократно, а по электрооборудованию — регулировать дополнительно.
При монтаже — демонтаже механизмов, устройств и систем экскаватора необходимо применять специально изготовленные приспособления (технологическая ремонтная оснастка и оборудование) и комплект грузозахватных канатных строп.
Экскаватор (рис.1) состоит из рабочего оборудования, поворотной платформы с расположенными на ней механизмами и нижней рамы с ходовыми тележками.
Рабочее оборудование включает ковш, рукоять, стрелу, поворотный механизм, механизмы открывания и торможения днища ковша.
Поворотная платформа служит основанием для размещения механизмов экскаватора: подъемной лебедки, механизмов поворота, электрической системы.
Поворотная платформа экскаватора через кольцевой рельс опирается на роликовый круг, лежащий на кольцевом рельсе зубчатого венца. Поворотная платформа соединена с нижней рамой центральной цапфой.
Техническая характеристика экскаватора «Марион-301М»
Наименование показателя | Значение показателя | |
Длина стрелы, м | 18,3 | |
Диаметр шкива стрелы — Диаметральный питч | 2,4 | |
Длина рукояти ковша, м | 11,7 | |
Емкость ковша, м3 | 24,5−61,2 | |
А — Угол стрелы, градус | ||
В — Высота разгрузки — Максимальная, м | 9,9 | |
С — Радиус разгрузки при максимальной высоте, м | 19,5 | |
D — Высота разгрузки при максимальном радиусе | 7,0 | |
E — Радиус разгрузки — Максимальный | 20,0 | |
F — Высота резания — Максимальная, м | 17,6 | |
G — Радиус резания — Максимальный | 23,7 | |
H — Радиус зачистки | 15,5 | |
J — Габаритный радиус — Снаружи головного шкива стрелы | 17,9 | |
K — Габаритная высота — Над головным шкивом стрелы, м | 18,8 | |
L — Длина гусеничного хода, м | 11,4 | |
M — Ширина гусеничного хода, м | 10,7 | |
N — Ширина гусеничного полотна, м | 1,7 | |
Среднее удельное давление на грунт при передвижении, кг/м2 | 3,6 | |
O — Земляной просвет под нижней рамой, м | 0,8 | |
P — Габаритный радиус — Задний торец | 9,2 | |
Q — Земляной просвет под рамой, м | 2,5 | |
R — Габаритная высота — Портал, м | 13,0 | |
S — Габаритная высота — Машинное отделение, м | 9,2 | |
T — Габаритная высота — Корпус фильтро — вентилятора, м | 12,0 | |
V — Габаритная ширина — Машинное отделение, м | 10,2 | |
Подъемная лебедка — Диаметральный питч | 1,5 | |
Диаметр троса подъема (двухниточный), мм | ||
Диаметр вантовой подвески стрелы (состоящий их четырех), мм | ||
Двигатель подъема, кВт | ||
Двигатели поворота, два, кВт | ||
Двигатели хода, два, кВт | ||
Двигатели напора, два, кВт | ||
Скорость поворота, обор/мин | 2,83 | |
Скорость движения, км/час | 1,2 | |
Транспортировочная масса, кг | ||
Экспортный транспортировочная масса, кг | ||
Рабочая масса, кг | ||
Балласт (поставляется покупателем), кг | ||
Минимальная масса балласта, кг/м3 | ||
Таблица 2
Масса узлов экскаватора Марион-301
Наименование | Вес, х103 фунтов | Вес, х103 кг. | |
Полотно гусеницы (47 траков) | 90,33 | 40,9736 | |
Гусеничный башмак в пальцами | 1,92 | 0,8709 | |
Гусеница в сборе | 147,56 | 66,933 | |
Конструкция | 74,83 | 33,942 | |
Переднее натяжное колесо | 5,05 | 2,29 | |
Опорный каток | 2,015 | 0,914 | |
Заднее натяжное колесо | 3,75 | 1,701 | |
Ведущая звездочка | 7,12 | 3,2296 | |
Главный вал хода | 3,85 | 1,7463 | |
Ходовой редуктор | 15,85 | 7,18 | |
Двигатель хода с тормозом | 11,43 | 5,1846 | |
Тормоз хода | 0,6 | 0,27 216 | |
Нижняя рама в сборе | 93,8952 | ||
Конструкция нижней рамы | 152,5 | 69,174 | |
Венцовая шестерня с рельсами | 43,6 | 19,7769 | |
Венцовая шестерня | 34,5 | 15,6492 | |
Сегмент рельса роликового круга | 0,83 | 0,3764 | |
Центральная цапфа | 8,42 | 3,8193 | |
Роликовый круг | 10,58 | 4,799 | |
Сегмент роликового круга | 1,5 | 0,6804 | |
Ролик | 0,15 | 0,6 804 | |
Поворотная платформа без крыла, машинного отделения и балласта | 78,4728 | ||
Конструкция | 69,8544 | ||
Гайка центральной цапфы | 1,165 | 0,52 844 | |
Стопорная пластина центральной цапфы | 0,485 | 0,21 999 | |
Токоприемник в сборе | 2,485 | 1,12 719 | |
Токоприемные кольца | 1,75 | 0,7938 | |
Вал подъемной лебедки в сборе | 51,64 | 23,4239 | |
Подъемная шестерня | 22,74 | 10,3148 | |
Торец барабана | 4,23 | 1,9187 | |
Подъемная лебедка | 12,8 | 5,806 | |
Станина подъема, левая | 7,945 | 3,6038 | |
Станина подъема в сборе, правая | 33,6 | 15,2409 | |
Промежуточный вал подъема | 5,395 | 2,4471 | |
Подъемный редуктор | 14,17 | 6,4275 | |
Кожух подъемного редуктора | 1,625 | 0,7371 | |
Двигатель подъема с воздуходувкой и тормозом | 21,23 | 9,6299 | |
Основание двигателя подъема | 3,02 | 1,3698 | |
Вспомогательная лебедка | 1,285 | 0,58 287 | |
Поворотный редуктор | 6,59 | 2,9892 | |
Двигатель поворота с воздуходувкой и тормозом | 5,88 | 2,6671 | |
Тормоз поворота | 0,6 | 0,27 216 | |
Главный поворотный вал | 4,41 | 2,37 | |
Главная обегающая шестерня | 0,64 | 0,2903 | |
Портальная стойка в сборе | 13,1544 | ||
Передняя стойка с площадкой | 24,255 | 11,002 | |
Задняя стойка | 4,745 | 2,15 233 | |
Модуль левого крыла | 50,925 | 23,0995 | |
Конструкция левого крыла | 8,71 | 3,9508 | |
Модуль правого крыла | 51,985 | 23,5804 | |
Конструкция правого крыла | 8,265 | 3,749 | |
Балластный ящик с балластом | 317,52 | ||
Балластный ящик | 70,308 | ||
Модуль балластного ящика | 31,2984 | ||
Блок фильтра — вентилятора машинного отделения | 21,1 | 9,57 096 | |
Кабина оператора | 8,86 | 4,1 889 | |
Кондиционер воздуха | 0,705 | 0,31 978 | |
Механизм ОДК в сборе | 3,3 | 1,49 688 | |
Двигатель | 0,705 | 0,31 978 | |
Редуктор | 0,88 | 0,39 916 | |
Стрела в сборе | 227,865 | 103,359 | |
Конструкция стрелы | 125,06 | 56,7272 | |
Головной шкив стрелы | 5,18 | 2,34 968 | |
Седловой подшипник | 43,76 | 19,8495 | |
Напорный вал | 3,12 | 1,4152 | |
Шестерня напорного вала | 5,38 | 2,4403 | |
Кремальерная шестерня напорного вала | 1,17 | 0,5307 | |
Кожух шестерни напорного вала | 0,725 | 0,3288 | |
Редуктор напора | 3,195 | 1,4492 | |
Двигатель напора с тормозом | 4,485 | 2,3 439 | |
Тормоз напора | 1,06 | 0,4808 | |
Трапики и площадки | 9,61 | 4,359 | |
Рукоять ковша с успокоителем днища | 122,5 | 55,566 | |
Успокоитель днища ковша | 1,1 | 0,4989 | |
Передняя часть ковша в сборе | 30,3912 | ||
Зуб ковша в сборе | 0,9 | 0,4082 | |
Днище ковша в сборе | 8,6184 | ||
Засов | 0,94 | 0,42 638 | |
Рычаг засова | 0,54 | 0,24 494 | |
Пластина износа ковша | 7,18 | 3,25 684 | |
Трос подъема, каждый | 4,475 | 2,2 986 | |
Винтовая подвеска стрелы | 2,33 | 1,5 688 | |
Устройство и принцип работы машины
Любой экскаватор состоит из· рабочего оборудования (у одноковшовых экскаваторов оно же и транспортирующее), транспортирующего, механического, включающего главным образом передаточные механизмы (трансмиссии), ходового и силового оборудования, а также механизмов управления, металлоконструкций платформы и надстройки, кузова.
Одним из главных признаков различия одноковшовых экскаваторов, определяющих их назначение и область применения, является рабочее оборудование.
Основные виды рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов, применяемых на открытых работах — прямая напорная лопата и драглаЙн. Более ограниченно используют обратную лопату, грейфер, струг.
Выпускают четыре вида прямой лопаты: напорную с выдвижной рукоятью, напорную коленно-рычажную, напорную с рабочим оборудованием «Суперфронт» и гидравлическую.
Экскаватор типа прямая напорная лопата состоит из рабочего оборудования, поворотной платформы с кузовом и ходовой гусеничной тележки.
Рабочее оборудование включает в себя ковш, стрелу и рукоять. На верхней кромке ковша установлены сменные зубья, которые после затупления поворачивают на 1800. Днище ковша откидное; при опускании ковша вниз оно автоматически захлопывается. При разгрузке ковша днище открывается тросом с помощью электродвигателя, установленного на стреле. Стрела опирается на поворотную платформу с помощью пятого шарнира и поддерживается в наклонном положении стреловым канатом, проходящим через блоки, установленные на конце стрелы, и двуногой стойке.
Ковш при зачерпывании породы поднимается канатом, который перекинут через головной блок и навивается на барабан подъемной лебедки, установленной на поворотной платформе. Подъем ковша совмещается с подачей рукояти на забой с помощью механизма напора. Экскаватор ЭКГ имеет зубчато-реечный механизм напора, расположенный на стреле, который передает усилие на зубчатую рейку рукояти, удерживаемую в зацеплении с кремальерной шестерней механизма напора седловым подшипником. Рукоять может поворачиваться вокруг напорного вала при подъеме и опускании ковша и двигаться вдоль своей оси при напоре и возврате ковша.
На поворотной платформе кроме подъемной установлены также стреловая лебедка, поворотный механизм, силовое оборудование и механизмы управления экскаватором.
Поворотная платформа через роликовый круг опирается на раму гусеничной тележки, с которой неподвижно соединен зубчатый венец. В зацеплении с венцом находятся выходные шестерни редукторов механизма поворота. При включении поворотного механизма платформа вместе с рабочим оборудованием может поворачиваться вокруг вертикальной оси в обе стороны на любой угол.
Зубчато-реечным механизмом напора оснащаются экскаваторы, выпускаемыми ПО «Уралмаш».
В экскаваторах типа прямая напорная лопата ЭКГ-8И, ЭКГ-12,5 и других, выпускаемых ПО «Ижорский завод», применяется канатный механизм напора. Выдвижение и возврат рукоятки производятся канатами при помощи
напорной лебедки, расположенной на поворотной платформе, и блоков и полу блоков, расположенных соответственно на стреле и рукояти.
Прямые коленно-рычажные напорные лопаты имеют рукоять, кинематически не связанную со стрелой, и перемещающуюся между стойками стрелы. Такие мех лопаты выпускаются также с двумя системами напора — зубчато реечной и канатной.
Основные рабочие размеры прямой напорной лопаты: радиус копания RK, радиус копания на уровне стояния экскаватора RKY, радиус разгрузки Rp, высота копания Нк, глубина копания hK, высота разгрузки Нр*
Глубина черпания прямых лопат обычно невелика, поэтому они работают в забоях, расположенных выше уровня стояния экскаватора. Рабочие размеры зависят от длины стрелы, рукояти и от угла наклона стрелы. Угол наклона стрелы обычно составляет 450, но может быть равен ЗО-600.
Рабочий цикл экскаватора предусматривает копание (черпание), поворот для разгрузки, разгрузку ковша, поворот к забою и· опускание ковша.
у прямой напорной лопаты с рабочим оборудованием «С у пер Ф р о н т» траектория движения ковша образуется при взаимодействии трех механизмов: подъема, напора и поворота ковша. Рабочее оборудование состоит из ковша, рукояти и стрелы. Механизм подъема включает в себя подъемную лебедку, канат, нижний, установленный на стреле блок, образующий с верхним и уравнительным блоками полиспастную систему подъема рамы и через подъемное звено — ковша. Два напорных гидроцилиндра, закрепленные на двуногой стойке, перемещают при помощи тяги и мачты, поворачивающейся относительно оси напорное звено, передающее усилие на раму. При этом гидрофиксатор через канат, блок, профильный полу блок и канат удерживает ковш от поворота по часовой стрелке вокруг оси. Поворотом рамы механизмом подъема или напора вокруг оси производится возврат ковша звеном в исходное положение. ковш поворачивается относительно оси до полного выбирания слабины каната
фиксации положения ковша. Днище ковша при разгрузке открывается пневмоцилиндрами. Стрела может подниматься и опускаться, поворачиваясь вокруг шарнира 0з за счет перемещения мачты гидроцилиндрами.
Рабочее оборудование «Суперфронт» (фирма «Марион» США) может перемещать ковш параллельно падошве уступа и эффективно внедрять его в нижнюю часть забоя. Для этого используются вес стрелы, рукояти, а также механизмы подъема и поворота ковша. Однако экскаваторы с данной конструкцией рабочего оборудования имеют пока ограниченное применение.
Механизм подъема
Построение нагрузочных и скоростных диаграмм для предварительного определения средневзвешенной мощности двигателей механизмов подъема, напора и поворота производится исходя из следующих соображений.
Время, затрачиваемое на операции поворота с груженым ковшом, на разгрузку и возвращение порожнего ковша к забою, составляет для мехлопат 60- 70% полного времени рабочего цикла tц' Поэтому для предварительных расчетов время цикла мехлопаты можно разбить на три равных периода: копание tx.' поворот на разгрузку tp и поворот к забою tз
При копании (период tK) в режиме без перегрузок расчетное усилие 8пI/ для механизма подъема принимается
по формуле (14.3) приР-900ИУр=0.Двигательмеханизма подъема в этом случае работает на рабочей части своей механической характеристики и за расчетную принимается номинальная скорость подъема УП.
Мощность двигателя подъема N за период копания (П положение рукояти, см. рис. 14.1) определяется по формуле (14.2) при значениях Sl — Sn 11' V1 = Уп' K1 ** 1 и 11i = 11п — 0,8-+0,85, где 11п — к.п.д механизма подъема.
При повороте платформы с груженым ковшом' (период tp) двигатель механизма подъема, как правило, работает в тормозных режимах противовключения или динамическом. При этом ковш может быть поднят на максимальную высоту, а частота вращения двигателя соответствует «ползучим~ скоростям. Поэтому среднюю скорость механизма подъема за время поворота груженого ковша на разгрузку можно принять равной (0,I+О, 3) Уп*
Усилия, возникающие в механизме подъема за время поворота груженого ковша, можно определить из /У положения рукояти или по формуле (14.3). Тогда мощность двигателя подъема за период поворота груженого ковша на разгрузку ± N' п определяется из выражения (14.2) при значениях K1 = (0,1-+0,3); Sl = SN JV; v1 = уп И '!i = '!п' Знаки плюс и минус показывают, что двигатель может работать как в двигательном, так и в генераторном режиме.
При повороте порожнего ковша к забою (период tз) схемой управления приводом механизма подъема обычно предусматривается режим ослабления поля возбуждения двигателя, чем достигается увеличение номинальной частоты вращения двигателя на 10−20% при спуске порожнего ковша. За расчетное усилие при спуске порожнего ковша следует принимать максимальное усилие, которое соответствует положению ковша при выдвинутой на ½ рукояти. Величина S’п определяется по формуле (14.3) для II положения рукояти при условии, что ковш порожний.
В этом случае мощность двигателя механизма подъема N" п определяется по формуле (14.2) при значениях Kj = (1,1+1,3); Sj = S’п; v1 = уп И 11i = 11п·
Таким образом, средневзвешенная мощность двигателя механизма подъема по предварительно построенным нагрузочной и скоростной диаграммам будет
Nn (CB) = (Nпtк + N’п!р + N" пtз) t~l. (14.9)
Механизм напора. По аналогии с механизмом подъема для механизма напора при определении мощности двигателя за период копания tK следует принимать усилие, соответствующее положению рукояти при р = 900 и Ур = о.
В соответствии с формулой (14.7)
SH, aJ]=P02= (0,5+1)P01·
При этом скорость перемещения рукояти принимается равной номинальной скорости механизма напора V н' Скорость напора должна БЬ1ТЬ достаточной, чтобы за время копания (к произошло выдвижение рукояти на весь ход L. Поэтому выбранная скорость УН не должна Быть меньше YH?:.L/ (К' Скорость возвратного хода рукояти берется в 1,7−2 раза больше скорости напора. Следовательно, мощность двигателя напора NH за период копания определится по формуле (14.2) при значениях 81- 8н .* /JI
УI = Ун и" l = " Н'
При повороте платформы с груженым ковшом на разгрузку (период (р) двигатель механизма напора в основном будет работать в тормозном режиме, преодолевая сопротивления, создаваемые составляющими весов груженого ковша и рукояти, а также в некоторых случаях и составляющей усилия в
механизме подъема. Усилие в механизме напора при повороте на разгрузку определяется выражением (14.7) при р 2 — О для IV положения рукояти. Подобно тому как это происходит для механизма подъема, перемещение рукояти в данном режиме также происходит при пониженных скоростях и может изменяться от УН = Ун.НОМ дО УН -= О. Среднее значение скорости, перемещения рукояти за период (р можно принять равным (0,З+О, 5) Ун' Тогда мощность двигателя механизма напора N' Н за этот период определится из формулы (14.2) при значениях К! -= 0, З+О, 5; 81 — 8н .* JY' У (*** Ун' КI И «1 = » н' где
" н = 0,75+0,85 — К.П.д механизма напора.
При повороте платформы с порожним ковшом к забою (период tз) одной из вероятных нагрузок для двигателя механизма напора может быть нагрузка 8н .* у, создаваемая составляющими весов ковша и рукояти:
8н .* у=:!: GK + Gp' (14.10)
Мощность двигателя механизма напора N" н за период tз определяется из формулы (14.2) при значениях 81 = 5и.а v и У! = Ун' Тогда средневзвешенная мощность двигателя механизма напора за цикл работы
NИ (СВ) = (Nиtк + N’ip + N’нfз) [ц1. (14.11)
Механизм поворота. Мощность электродвигателей механизма поворота одноковшовых экскаваторов зависит от ряда факторов, главными из которых являются допустимые угловые ускорения и частота вращения платформы, угол поворота платформы и момент инерции вращающихся частей экскаватора. При поворотах платформы в пределах 900 время разгона и торможения может составлять 90−95% времени поворота и тогда лишь 5−10% времени двигатели работают с установившейся скоростью. При углах, меньших 900, установившееся движение может вообще отсутствовать. Поэтому большое влияние на величину мощности двигателей оказывает допустимое угловое ускорение платформы, по которому производятся расчеты конструкций на прочность и раскачивание рабочего органа экскаватора (например, на карьерных экскаваторах и драглайнах угловое ускорение ограничивается величиной О, 15.;.{), 2 рад/ с2).
Расчетная частота вращения платформы также устанавливается по допустимой величине углового ускорения. .
Средневзвешенная мощность NB (CB) (кВт) двигателя поворотного механизма определяется выражением
N _IIC 'w;. ('л.г +'лл)'(1 +З,~)
В (СВ) ——————,
2'103 (tp + tз)'''в (14.12)
где J Л. Г и J лл — моменты инерции ПОВОРОТНQЙ платформы соответственно с груженым и порожним ковшом, определяемые по формуле (14.14); w3 — заданная угловая скорость (частота пз) вращения поворотной платформы; ТJв — К.П.д передачи поворотного механизма; tp' ta — время поворота платформы соответственно на разгрузку и с порожним ковшом к забою.
С учетом того, что время tp приблизительно равно времени tз, то при Kfl.K = 1,15 и 1/8 = 0,8 средневзвешенная мощность двигателя (двигателей) поворота карьерных мехлопат и драглайнов может быть определена из выражения
НВ (СВ) = 10-З(lп.г + Iп.п)ШЗ· tр-l. (14.13)
Суммарный момент инерции одноковшового экскаватора J (кг, м2) относительно оси его вращения
О = О т + О с + О к+п + О и + О Рэ (14ю14)
где Jп, Jc' JK+n (JK~' lи, !i.~ моменты инерции соответственно поворотной платформы, стрелы, ковша с породой (или порожнего ковша J к), механизма напора и рукояти относительно оси вращения платформы.
Момент инерции поворотной платформы со сторонами, равными длине L Д' ширине Lш и высоте кузова 4. платформы, относительно вертикальной оси вращения экскаватора
(О, 5Lд)2 + (0,5Lш)2
Jл =JQ + тл’ГЪ = тл' -:l + тл’ГЪ, (14,15) где J о — момент инерции поворотной платформы относительно вертикальной оси, проходящей через центр массы параллелепипеда, кг, м2; тп — масса платформы, кг;
тп = Кптз, (14.16)
Кп — коэффициент, равный 0,48−0,51 для карьерных мехлопат; 0,43−0,45 ДЛЯ вскрышных лопат и 0,7−0,8 для драглайнов; тз — масса экскаватора, определяемая по формуле (10.7), кг; гп — расстояние между осью
вращения экскаватора и осью, проходящей через центр массы платформы (как параллелепипеда), гп = 0,5Lд — Гп.с,
r п. С — радиус пяты стрелы, определяемый по формуле (10.8), м.
Момент инерции стрелы относительно оси вращения экскаватора с достаточной точностью может быть определен по формуле
Jc = тс 'Г~, (14.17) где тс — масса стрелы, определяемая по формуле (10.6), кг; гс — расстояние от оси вращения платформы до середины стрелы, м.
Момент инерции ковша с породой
IK+n = mK+n 'Г~, (14.18)
где mK+n — масса ковша с породой, кг. Определяется суммированием выражения (10.2) или (10.4) с выражением (l 0.5); Гв — максимальный радиус разгрузки, определяемый из выражения (10.8), м.
Момент инерции напорного механизма
Iн=ти'Г~, (14.19) где ти — масса напорного механизма, определяемая по формуле (10.6), кг; тн — расстояние от оси вращения экскаватора до центра тяжести механизма напора, м.
Момент инерции рукояти
lp = тр 'T~, (14.20) где тр — масса рукояти, определяемая по формуле (10.9), кг; Гр — расстояние от центра тяжести рукояти до оси вращения экскаватора, м.
Расчет производительности машины.
Условия работы приводов главных механизмов
Привод механизма подъема ковша мехлопаты преодолевает следующие усилия: при черпании породы от сопротивления породы копанию и веса ковша с породой; при повороте платформы и ковша на разгрузку — от веса ковша с породой; при повороте платформы и порожнего ковша к забою — от веса порожнего ковша.
Скорость перемещения ковша при этом соответственно изменяется: при черпании породы она имеет номинальное значение; при повороте платформы и ковша на разгрузку в тормозных режимах — пониженное до 10−30% номинальной и при повороте и спуске порожнего ковша в забой — повышенное до 130% номинальной.
Привод механизма напора преодолевает следующие усилия: при черпании породы — отжатая ковша от забоя, от составляющих веса рукояти и ковша с породой, а также составляющую от усилия в подъемном канате (канатах), направленную вдоль оси рукояти; при повороте груженого ковша на разгрузку — от составляющих веса ковша с породой и рукояти, а также составляющую от усилия в подъемном канате (канатах); при повороте порожнего ковша к забою — усилия от составляющих веса порожнего ковша и рукояти.
Скорость перемещения рукояти близка к номинальной при копании и повороте порожнего ковша к забою, но понижается до 30% номинальной при повороте груженого ковша к забою, когда при вод работает в тормозных режимах.
Полное время цикла tц © одноковшовых экскаваторов включает в себя три периода: копания tK ©, поворота платформы и груженого ковша на разгрузку tp © и поворота платформы с порожним ковшом К забою tз ©.
опыт эксплуатации одноковшовых экскаваторов позволил установить продолжительность выполнения отдельных операций за цикл работы. Так, продолжительность копания для мехлопат составляет (0,3+0,4) tц и (0,25+0,3) tц Д. J1Я драглайнов. Остальное время расходуется на поворот платформы с груженым ковшом на разгрузку и с порожним ковшом В забой; при этом операция разгрузки ковша, как правило, совмещается с поворотом.
Таким образом, для предварительных расчетов с достаточной степенью точности можно принять: для мехлопат tl = tK = tp = tз = 1/ зtц' для драглайнов tK = О, 3tц и tp = tз = 0,35t.
Для механизмов, работающих в повторно кратковременных режимах с частыми пусками и торможениями (Т.е. с резко переменными скоростями и усилиями сопротивления), мощности приводов рекомендуется определять по средневзвешенной мощности NCB (кВт), подсчитываемой с учетом мощности N1 [см. формулу (14.2)], потребляемой двигателем за отдельные промежутки времени tl © в течение цикла по формуле
по' (по ]-1
N = Н. t· t·
св t I I f 1, (14.1)
где ~ tl = tц — продолжительность работы механизма за один цикл; ПО — число операций в цикле. Для одноковшового экскаватора ПО = 3.
Мощность, потребляемая приводом Н1 (кВт) В течение отдельной операции цикла tl ©, определяется из выражения
N1 = K181v (" i1, (14,2
где К1 — численный коэффициент,, зависящий от отношения фактической скорости движения механизма к его наминальной за данный отрезок времени tl* численные значения К1 приводятся ниже для каждого главного механизма экскаватора; 81 и V1 — соответственно усилие и скорость рабочего механизма при выполнении данной операции в цикле, кН и м/с; " 1 — К.П.д данного механизма.
Для определения NCB необходимо предваритеJ1ЪВ построить диаграммы нагрузок механизмов (см. рис. 14. и 14.4), отражающие зависимость усилий 8 в функции в времени: 8 = f (t), и скоростные диаграммы, отражающие взависимость частоты вращения или скорости перемешения рабочего органа за те же отрезки времени: n = f (t) или v=f (t).
Требования безопасной эксплуатации машины
Правильная организация: работы, обеспечивающая максимальную производительность экскаватора, предусматривает соответствующую подготовку экскаваторных работ и применение рациональной техники выполнения экскавации в соответствии с «Правилами безопасности», «Правилами технической эксплуатации при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом» и с заводскими инструкциями по эксплуатации.
Члены бригады, обслуживающей экскаватор, должны четко знать и строго выполнять правила и инструкцию по технике безопасности, составленные применительно к конкретным условиям каждого карьера на основании положений «Единых правил безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом». Инструкция вывешивается на экскаваторе и выдается под расписку машинисту и его помощнику.
К управлению экскаваторами допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие специальное обучение и имеющие удостоверение на право управления экскаватором данного типа и марки, а также прошедшие медицинское освидетельствование и инструктаж по технике безопасности. Без разрешения механика машинист экскаватора не должен допускать к управлению экскаватором посторонних. Работа стажера или помощника машиниста допускается только под наблюдением машиниста смены:.
При комплексной механизации производственного процесса машинист экскаватора должен знать правила безопасной работы на всех машинах, участвующих в комплексе так как он является ответственным за соблюдение правил техники безопасности и противопожарных правил всеми рабочими, обслуживающими экскаватор и транспортные средства.
Каждый экскаватор должен быть оборудован звуковой сигнализацией. Значение сигналов должно быть разъяснено всем рабочим, связанным с работой экскаватора. Перед началом работы машинист смены обязан внимательно осмотреть и принять экскаватор. Мелкие неисправности, подлежащие немедленному ремонту, следует устранять до начала работы. Проверка машины должна проводиться в определенной последовательности по ранее разработанной схеме. При этом производят тщательный наружный осмотр металлоконструкций, всех механизмов экскаватора и тормозов с опробованием действия последних, проверяют крепление и состояние зубьев ковша, проверяют состояние противопожарных средств и безопасность электрооборудования.
Меры безопасности при работе экскаваторов. Перед началом работы машинист обязан убедиться в отсутствии людей и посторонних предметов в радиусе действия рабочего оборудования в кузове транспортных средств и подать сигнал о начале работы. Во время работы ходовая часть экскаватора затормаживается. Погрузку породы: в транспортные средства разрешается начинать только после получения сигнала о готовности их к погрузке. Породу на автомашину следует грузить со стороны заднего или бокового ее борта.
Категорически запрещается проносить ковш над людьми и кабиной шофера. Во время погрузки шофер должен выходить из кабины, если она не имеет бронированного щита. При работе в темное время суток место работы экскаватора и подъездные пути для транспортных средств должны быть хорошо освещены. При работе в населенной местности участок работы экскаватора должен быть огражден; в ночное время ограждение должно быть освещено. Если в забое производятся взрывные работы, экскаватор необходимо отвести на безопасное расстояние и повернуть к месту взрыва тылвойй частью кабины. Во время работы экскаватора запрещается находиться в радиусе его действия, производить смазку, регулировку механизмов, очистку машины от грязи, сходить с экскаватора и подниматься на него. Очистку ковша от налипшей породы и замену зубьев можно производить только после того, как ковш будет опущен на почву.
Меры безопасности при передвижении экскаватора.
Спуск и подъем экскаватора своим ходом осуществляются только под углом, не превышающим указанного в его технической характеристике. Спуск и подъем под углом большим, чем указано, необходимо производить с помощью трактора или лебедки в присутствии механика, производителя работ или мастера.
Путь, по которому будет перемещаться экскаватор, должен быть заранее выровнен и спланирован, а на слабых грунтах усилен щитами или настилом из досок, брусьев или шпал. Для перехода через мосты, трубопроводы, насыпи необходимо предварительно получить разрешение от соответствующей организации.
Противопожарные .мероприятия. В кабине экскаватора на легкодоступном месте должен находиться огнетушитель. Запрещается пользоваться открытым пламенем (факелы, паяльные лампы) для прогрева редукторов передач, аппаратуры и агрегатов пневматической или гидравлической систем управления.
В случае пожара пламя следует тушить с помощью огнетушителя или засыпая землей, песком, или накрывая горящий предмет плотной тканью (брезентом).
Паяльные, сварочные и другие работы, связанные с образованием пламени, можно допускать на экскаваторе только при невозможности демонтировать и въщести деталь для выполнения этих работ снаружи. При этом должны быть выполнены все мероприятия для защиты работающих от ожогов и исключена возможность возникновения пожара.
l.Подэрни Р. Ю. Горные машины и комплексы для открытых работ. М. Издательство МГГУ.2001.
2.Бритаев В. А., Замышляев В. Ф. Горные машины и комплексы. м.недра.1984г. 3. Справочник механика открытых работ. под ред. М. И. Щадова и Р.ю.подэрни. М.Недра.1989.
4.РжевскиЙ В. В. Открытые горные работы. ЧастьП. Технология и комплексная механизация-4-е изд.м.недра.1985.