Расчет и выбор выемочно-погрузочных машин открытых горных работ

    Министерство  образования и науки Российской Федерации

    Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

    высшего профессионального образования

    «Магнитогорский государственный технический университет  им. Г.И. Носова» 

Кафедра  открытой разработки месторождений полезных ископаемых 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине: «Эксплуатация и ремонт карьерного оборудования»

на тему: «Расчет и выбор выемочно-погрузочных машин открытых горных работ»    
 
 
 
 
 
 

                             
 
 

    
 
 
 
 
 

 

Содержание

Задание для расчета

Горные  породы	Кварциты
Плотность, т/м3	2,95-3,8
Коэффициент крепости	14-16
Годовая производительность карьера, млн.м3	10

Введение

    Выбор наиболее эффективного типа экскаватора  для конкретных условий  карьера  и расчет его максимально возможной производительности при экскавации пород или полезного ископаемого  с решением вопроса о целесообразности установки  на машину того или иного сменного ковша при максимально допустимом для данных условий коэффициенте  его наполнения  производится в следующем порядке:

    -выбираются  в зависимости от заданной  высоты уступа  в карьере соответствующие  типы экскаваторов;

    -определяются  емкости ковшей, допускаемые по  конструкции для каждого типа  машины;

    -производится  расчет средневзвешенных мощностей приводов экскаваторов для каждого типа ковша при максимально допустимых значениях коэффициентов их наполнения;

    -определяется  максимально возможная производительность  экскаваторов при различных паспортных  емкостях ковшей и максимально  допустимых коэффициентов их наполнения;

    -по  результатам расчетов выбирается  наиболее эффективный для данных  горных условий  тип экскаватора. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выбор типа экскаваторов для  заданных условий

    Критериями  выбора выемочно-погрузочной машины являются категория породы, производительность карьера и система разработки и технологии ведения горных работ.

    Выбор экскаватора производим исходя из производительности карьера.

    Для карьера с годовой производительностью 10 млн.м³,по табл.1, рекомендуется использовать экскаваторы с емкостью ковша 6,3м³.

    Таким образом, по исходным данным  годовой  производительности и емкости ковша  экскаватора по табл.  выбирается тип карьерного экскаватора: ЭКГ- 6,3У 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Техническая характеристика экскаватора ЭКГ- 6,3У

    Таблица 1

Ковш  стандартный, м3	6,3
Ковш  сменный, м3	8,0
Угол  наклона стрелы, град	50
Длина стрелы, м	31,0
Длина рукояти, м	22,5
Наибольшая  высота копания, м	30,0
Максимальный  радиус копания, м	35
Высота  оси пяты от почвы, м	4,85
Максимальное  усилие на блоке ковша, кН, не более	784
Максимальное  усилие напора, кН, не более	490
Мощность, кВт:
подъемной лебедки	2x450
механизма напора	140(190)
механизма поворота	3x190
Тип напорного механизма	Канатно-полиспастный
Скорость  подъема ковша, м/с	1,6
Скорость напора, м/с	0,7
Тип рукояти	0
Диаметр опорного поворотного круга, м	-4,35
Число ветвей подвески ковша	2
Наружный  диаметр головного блока стрелы, м	-1,75
Длительность  рабочего цикла, с	35
Завод-изготовитель	ИЗТМ

Определение производительности экскаватора

    Теоретическая производительность экскаватора - количество горной массы, которое может быть переработано  в единицу  времени  при непрерывной его работе.

    

    где Е- емкость установленного на экскаваторе  ковша(сменного или стандартного),м³;

                t_ц- продолжительность цикла работы машины ,с

    Техническая производительность - это максимальная производительность данного экскаватора при его непрерывной работе в данном  забое за единицу времени.

где К_н - коэффициент наполнения ковша;

      К_р - коэффициент разрыхления горной массы;

      t_р - длительность непрерывной работы экскаватора;

       t_п – длительность передвижки экскаватора.

         Эксплуатационная производительность - это действительный объем горной массы, переработанный экскаватором за определенный период эксплуатации.

      где Т_см – длительность смены, ч;

             К_и -  коэффициент использования экскаватора за время работы.

 

         Определение средневзвешенной мощности приводов экскаватора

Мощность двигателей механизмов горных машин:

       где n- число операций в рабочем цикле;

             N_i- мощность, затрачиваемая на выполнение i-й операции, кВт;

              t_i- продолжительность i-й операции.

Полное время  цикла работы t_ц: 

       где t_к,t_п и t_п.к –время соответственно копания, поворота платформы на разгрузку и поворота с порожним ковшом к забою, с;

Тогда:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Средневзвешенная  мощность подъемного и напорного механизмов экскаватора

          Подъемный механизм  экскаватора.

Средневзвешенная  мощность подъемного механизма, кВт:

             где N_к, N_г.к и N_п.к - мощность двигателя подъемного механизма соответственно при копании горной массы, при повороте груженого ковша к месту разгрузки и при повороте порожнего ковша к забою, кВт

Мощность двигателя  подъемного механизма при копании горной массы, кВт:

где S_n2 – усилие на подъемном канате при горизонтальной рукояти и                       вертикальном положении подъемного каната, Н;

                   V_к – номинальная скорость подъема ковша, м/с;

                   - КПД полиспастной системы ковша и барабанов лебедки;

                  - КПД редуктора подъемной лебедки.

Тогда:

Мощность двигателя  подъемного механизма при повороте груженого ковша к месту разгрузки, кВт:

          где S_n4– усилие на подъемном канате при полном вылете рукояти, поднятой на максимальную высоту, Н;

               V_г.к =0,2V_к – скорость при повороте груженного ковша к месту разгрузки, м/с;

                   - КПД полиспастной системы ковша и барабанов лебедки;

                  - КПД редуктора подъемной лебедки.

Мощность двигателя  подъемного механизма при повороте порожнего ковша к забою, кВт:0

 

где S_n5 – усилие на подъемном канате при горизонтальной рукояти и                       вертикальном подъемном канате, ковш не загружен, Н;

                   V_п.к =1,2 V_к –скорость при повороте порожнего ковша, м/с;

                   - КПД полиспастной системы ковша и барабанов лебедки;

                  - КПД редуктора подъемной лебедки.

 

Напорный  механизм экскаватора.

Средневзвешенная  мощность напорный механизма экскаватора, кВт:

             где N_н.к, N_н.г.к и N_н.п.к - мощность двигателя напорного механизма соответственно при копании горной массы, при повороте груженого ковша к месту разгрузки и при повороте порожнего ковша к забою, кВт

Мощность двигателя  напорного механизма при копании  горной массы, кВт:

где S_н2 – усилие напорного механизма при горизонтальной рукояти и                       вертикальном положении подъемного каната, Н;

                   V_н – номинальная скорость напора ковша, м/с;

                   - КПД механизма напора экскаватора;

Мощность двигателя  напорного при повороте груженого ковша к месту разгрузки, кВт:

где S_н4 – усилие напорного механизма при полном вылете рукояти, поднятой на максимальную высоту, Н;

                   V_н.г= 0,4V_н – скорость выдвижения рукояти при повороте груженного ковша к месту разгрузки, м/с;

              - КПД механизма напора экскаватора;

 
 

Мощность двигателя  напорного механизма при повороте порожнего ковша к забою, кВт:

где S_н5 – усилие в напорном механизме при  вертикальном положении рукояти, Н;

            V_н – номинальная скорость напора ковша, м/с;

             - КПД механизма напора экскаватора;

Тогда:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Определение усилий в рабочих  механизмах экскаватора, необходимых для  расчета средневзвешенной мощности двигателей