Расчет и выбор выемочно-погрузочных машин открытых горных работ

Тогда: 

и   Н

Максимальное  усилие рукояти, Н:

Тогда:  Н

       Положение 5 – поворот порожнего ковша для загрузки. Принимается, что рукоять горизонтальна, а подъемный канат занимает вертикальное положение.

Усилие на подъемном канате, Н:

Рассчитаем:  Н

Усилие на напорном механизме при повороте пустого ковша к месту загрузки, Н:

Тогда:  Н

 

Определение  коэффициентов полезного  действия рабочих  механизмов экскаватора

КПД подъемного механизма экскаватора:

где - КПД барабана подъемной лебедки;

      - КПД неподвижного блока стрелы;

      N- число блоков на стреле ;

     -КПД полиспаста подъема ковша.

КПД кратного полиспаста для выигрыша в силе:

где i_п – кратность полиспаста подвески ковша;

-КПД  подвижного блока подвески  ковша.

Тогда КПД подъемного механизма экскаватора:

КПД редуктора  привода подъемной лебедки:

где n- число ступеней в редукторе подъемной лебедки;

      - КПД одной ступени.

 

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;

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:  кВт

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.

кВт

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

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.

кВт

кВт

 

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;

кВт

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;

кВт

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;

кВт

Тогда:  кВт

 

Масса противовеса  экскаватора

Минимальная масса  противовеса, кг:

где G_i – масса основных узлов экскаватора, кг;

     G_c – масса стрелы, кг;

     L – длина стрелы, м;

     K_c и – коэффициенты, зависящие от типа рукояти, и ;

     GI – сумма моментов, уменьшающих массу противовеса, кг*м;

       N_n – установленная мощность подъемной лебедки, кВт;

      , и - расстояния от точек приложения масс узлов до точки А, м.

где  - расстояние от оси вращения экскаватора до оси стрелы, м;

      - диаметр опорного поворотного  круга экскаватора, м;

      - расстояние от противовеса  до оси вращения экскаватора,  м.

Рассчитаем:

Тогда:    

Сумма моментов:   

где G_п – масса механизмов поворота экскаватора, кг;

     G_л – масса подъемной лебедки, кг;

     G_a – масса преобразовательного агрегата экскаватора, кг;

где - расстояние от центра масс механизмов поворота до точки А, м;

Тогда:      

где - расстояние от центра массы подъемной лебедки до оси вращения экскаватора, м;

     

Тогда:      

где - расстояние от центра массы преобразовательного агрегата до оси вращения экскаватора, м;

Тогда:     

Получаем:   

В конечном виде минимальная величина противовеса, кг:

Рассчитаем:

Максимальная  величина противовеса, кг:

где - расстояние от центра массы стрелы до точки В, м

Тогда:      

 

После преобразования получим:

Получаем:   

 

Разрывное усилие подъемного каната

Стопорение  ковша вызывает перегрузку двигателей экскаватора. В это время в  подъемном канате развивается усилие, Н:    

Для приближенных расчетов   

Получаем:    Н

Максимальное  усилие в ветви полиспаста подъемного каната подвески ковша:

где Z – число ветвей подвески ковша

Н

Разрывное усилие каната с учетом коэффициента запаса прочности, равного  5 для подъемных канатов:   

Получаем:   Н

 

Список  используемой литературы.

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

2.Чулков Н. И. Расчет приводов карьерных машин.

3.Хмызников  Н.Н. Расчет приводов карьерных  машин.

4.Тарасов Ю.Д.  Грузоподъемные машины и механизмы.