Расчет времени рабочего цикла экскаватора

коэффициент заполнения механической характеристики, а М_cm –стопорный момент электродвигателей подъемной лебедки (Нֹм).

Время разгона до скорости копания:

                                                (1)

где  – общий маховый момент лебедки и ее электродвигателей;

                                                     (2)

где  – маховый момент якоря электродвигателей;

g=9,8 м.с^-2 – ускорение силы тяжести;

I – момент инерции якоря электродвигателя (при двух или более приводных электродвигателях значение I увеличивается в соответствующее число раз).

Значения момента инерции (Iу) приведены в таблице 1 методических указаний.

,                                                                         (3)    

где  - частота вращения якоря электродвигателя при копании, об/мин.

Поскольку 375≈2π.60, а  и 39,2=6,26², то можно записать:

.                      (4)

Подставляем М_уск=0,87М_cm иn=, окончательно имеем

                                                                       М_ст=18600,Hм

                                             (5)

где   - суммарный стопорный момент электродвигателей подъемной лебедки, Нֹм;

I – суммарный момент инерции якорей электродвигателей и вращающихся частей лебедки, кгֹм²;

n – номинальная частота вращения электродвигателя, с^-1; I=1,5I_y (при двух двигателях I=3I_y).

Таблица 1 – Электродвигатели подъемных лебедок

2.1.2 Копание

Момент на валу электродвигателя при копании Мк=0,75М_cm.

Скорость каната при копании:                               M_К=0.75 ^.18600=13900,H

                                  (6)

где  - диаметр барабана подъемной лебедки, м;

i – передаточное число от электродвигателя до барабана лебедки; 

 - частота вращения двигателя, с^-1 (=0,97).

Время копания:                                              n_k=0,97 ^.12,5=12,1,c

                                              (7)

где  - высота копания, которая может быть принята равной высоте напорного вала.

Время копания можно также определить по формуле

                                        (8)

где () - уменьшение длины подъемного каната с момента начала копания (положение I) до момента выхода ковша из забоя (положение III). Эта величина определяется графически из схемы (рисунок);

t – толщина стружки, м.

Таблица 2 – Электродвигатели напорных лебедок

Тип двигателя	Номинальная мощность, Рном, кВт	Номинальная частота вращения, n, сек-1	Момент инерции, Iу, кг*м2	Тип экскаватора
ДПЭ-52У1(ТИ)	54	20	7,5	ЭКГ-5А
Д-816	150	8,16	12,5	ЭКГ-12
ДЭ-812	100	12,5	7	ЭКГ-10; ЭКГ-5У;
ДЭ-816	200	12,5	16,25	ЭКГ-15; ЭКГ-8у; ЭКГ-8ус
ДЭ-816УХЛ1	150	8,1	16,25	ЭКГ-20А

2.1.3 Подъем груженого ковша

Момент на валу электродвигателей при подъеме ковша:

                                                (9)

где  - вес груженого ковша (с подвеской), кН;

  - вес рукояти, кН;

   - общий КПД механизма подъема.

Скорость подъема ковша:

                                                           (10)

где  - частота вращения вала двигателя при подъеме, с^-1.

Средняя скорость при торможении в конце подъема: 

Время торможения в конце подъема (с загруженным ковшом):

                                                      (11)

где  

Путь, пройденный ковшом за время торможения:

Высота подъема ковша после окончания копания:

где  - наибольшая высота копания экскаватора.

Путь, пройденный ковшом за время равномерного подъема:        

Время равномерного подъема ковша:

                                                                       (12)

2.1.4 Равновесное состояние и опускание груженого ковша

Удержание груженого ковша и его спуск происходят во время поворота на выгрузку, поэтому можно принять время удержания ковша

                                                       (13)

где  где  - полное время цикла, с.

Момент на валу электродвигателей при этом будет

                                 (14)

2.1.5 Разгрузка и удержание порожнего ковша

Момент на валу электродвигателей во время разгрузки

                                                          (15)

где  - момент при удержании порожнего ковша

                                    (16)

Время разгрузки определяется по таблице 3.

 

Таблица 3 - Продолжительность разгрузки

Условия разгрузки	Продолжительность разгрузки, с
	песчаные породы сухие	глинистые породы сухие	глина с валунами	хорошо взорванная скала	мокрая тяжелая глина	плохо взорванная скала
В отвал	0	0,25	0,25	0,25	3,5	1,5
В транспорт	0,7	1,5	2,0	3,0	5,0	6,0

2.1.6 Опускание порожнего ковша

При спуске порожнего ковша происходит разгон электродвигателей до номинальной частоты вращения n. При этом момент на валу электродвигателей:

                                                                                                                                                            (17)

Время разгона:

                                                                        (18)

Средняя скорость спуска ковша при разгоне до номинальной частоты вращения:

                                                          (19)

Путь, пройденный за время разгона до номинальной частоты вращения:  После достижения номинальной частоты вращения ускоряющий момент электродвигателей определится как:

                                                       (20)

где  - ускоряющий момент электродвигателей при ослаблении поля возбуждения, действующий при разгоне от n  до

Время разгона от n до :

                                                                         (21)  

Средняя скорость ковша при разгоне с ослабленным полем:

                                                                (22)

Путь, пройденный ковшом при разгоне с ослабленным полем:

                                                            (24)

Момент на валу электродвигателей в конце спуска:

Скорость при начале торможения при опускании:

                                                  (25)

Время торможения при опускании ковша:

                                                        (26)

Путь, пройденный ковшом во время торможения:

                                                       (27)

Момент при установившемся режиме движения при спуске ковша:

                                                      (28)

Скорость опускания при установившемся режиме:

                                                          (29)

Путь ковша при установившемся движении:

                                     (30)

Время установившегося движения при опускании ковша:

                                                                          (31)

2.1.7 Время цикла

                   (32)

2.1.8 Среднеквадратичный момент на валу электродвигателей:

                                                                                                                                      Таблица 5 – параметры операций рабочего цикла экскаватора _______

Наименование операций		Параметр			Параметр
		Расчет	Факт		Расчет	Факт
1. Разгон в начале копания		0.4		0,87Mcm	16.18
2. Копание		16.4		0,75 Mcm	13.95
3. Подъем груженого ковша		2.7			0.9
4. Торможение при подъеме ковша		0.12		0,87 Mcm	16.18
5. Удержание и опускание груженого ковша		4.96			0.5
6. Разгрузка ковша		3			0.44
7. Разгон до n при спуске порожнего ковша		0.51			4.64
8. Разгон до  при опускании порожнего ковша		0.12			5.09
9. Установившееся движение при спуске ковша		5.2			0.44
10. Торможение при спуске порожнего ковша		0.6		0,87Mcm	16.18

2.1.9 Расчет производительности

Теоретическая производительность экскаватора – количество продукции (в тоннах или кубических метрах), которое может быть выработано в единицу времени (обычно за 1 час) при непрерывной его работе. При этом коэффициенты наполнения ковша К_н и разрыхления породы К_р принимаются равными единице, а угол поворота на выгрузку – 90⁰ у лопат и 135⁰ у драглайнов.

  Q_т = 60*Е*n_z                                                                                (34)

Q_т = 60*10*1.92=1152 м³/час

где Е – геометрическая вместимость ковша, м³;

       n_z  - расчетное число циклов в минуту, мин^-1.

Техническая производительность Q_тех (м³/ч) – максимальная производительность для данного вида экскаватора при его непрерывной работе в забое за единицу времени. Рассчитывается с учетом конкретных условий работы: категорий пород, коэффициентов разрыхления породы и наполнения ковша при непрерывной работе, а также с учетом перерывов в работе, неизбежных для данного типа машины (например, у одноковшового экскаватора при его передвижке).

                                                                                 (36)

                                 

Где  К_н и К_р     –   коэффициенты соответственно наполнения и             разрыхления породы в ковше;

t_р     –   продолжительность непрерывной работы экскаватора на  одном месте стоянки, сек;

t_п     –   продолжительность одной передвижки, сек;

К_э = К_н/К_р –  коэффициент экскавации.

Эксплутационная производительность – это действительный объем горной массы, отработанный экскаватором за определенный период эксплуатации. Она рассчитывается с учетом неизбежных организационных и технических простоев: потерь времени на приемку смены и осмотр машины, замену подвижного состава. Отражает совершенство организации работы экскаватора и обслуживающих его машин. Эксплутационная производительность может быть сменной, месячной и годовой (в последних случаях учитываются потери времени на ремонтные осмотры, текущие и капитальные ремонты).

                                               (36)

           м³/год

где  Т_с – продолжительность смены, час;

        К_в – коэффициент использования сменного времени экскаватора по чистой работе.

При погрузке в железнодорожные вагоны – К_в = 0,55-0,8, в автосамосвалы, на конвейер и в отвал – К_в = 0,8-0,9.

В наибольшей мере характеризует организацию работ на предприятии годовая производительность (м³/год):

Q_г = Q_э*Т_г                                                                      (37)

Q_г =5722.56*450=2574900 м³/год

где  Т_г – число рабочих смен в году.

Число рабочих смен в году по данным Гипроруды принимаются