Машиностроение \ Механическое оборудование карьеров

Расчет параметров горных работ и механического оборудования для условий разреза "Черниговский", страница 2

2. Специальная часть: Расчет скоростей и усилий на рабочем оборудовании экскаватора ЭКГ-15 и расчет его времени цикла по элементам

2.1. Расчет скоростей и усилий на рабочем оборудовании

2.1.2. Определение толщины стружки

Толщина стружки t определится как:

, м (1)

где Е – вместимость ковша экскаватора, м³;

b – ширина ковша, м;

Н_к – высота копания, м (принимается равной высоте оси напорного вала над уровнем установки экскаватора);

К_р – коэффициент разрыхления.

Ширина ковша экскаватора вычисляется по эмпирической формуле:

, м.

К_н = 1,28 – 0,72 (в диапазоне d_ср = 0,1 – 0,6 м) – коэффициент наполнения;

d_ср – средний размер куска взорванной породы.

2.1.3. Определение необходимого усилия копания

, кН (2)

где b – ширина ковша, м;

t – толщина стружки, м;

К_F – удельное сопротивление породы копанию, МПа.

кН

2.1.4. Определение максимального подъемного усилия

Максимальное подъемное усилие определяется исходя из суммарного стопорного (максимального) момента всех двигателей подъемной лебедки. Стопорный момент двигателя задается его механической характеристикой.

Стопорный момент можно определить как:

, кН·м (3)

где N – номинальная суммарная мощность электродвигателей подъемной лебедки, кВт;

n – номинальная частота вращения, с^-1;

К – отношение М_ст/М_н (К = 2,2 ÷ 2,4).

кН·м

Максимальное подъемное усилие:

, кН (4)

где D_б – диаметр барабана подъемной лебедки, м;

i – передаточное число зубчатых передач лебедки (от электродвигателя до барабана);

– общий КПД лебедки,

где h₁ – КПД зубчатых передач (принимается равным 0,97 для каждой пары);

h₂ – КПД блоков ();

h₃ – КПД барабана ();

d_к – диаметр каната.

кН

2.1.5. Определение максимального напорного усилия

Максимальное напорное усилие определяется из стопорного момента двигателей напора.

Максимальное напорное усилие:

, кН (5)

где М_ст – стопорный момент электродвигателей напора, кН·м;

d_д – диаметр барабана напорной лебедки при канатном напоре, м;

i – передаточное число (от двигателя до барабана напорной лебедки);

– КПД рабочего оборудования ;

h₁ – КПД зубчатых передач (принимается равным 0,97 для каждой пары); – КПД кремальерной передачи (для реечного напора);

– КПД блоков и барабана (для канатного напора).

Значения d_д и определяются по известным формулам с использованием кинематической схемы экскаватора.

Диаметр барабана напорной лебедки может быть приближенно определен по формуле:

где d_k – диаметр напорного каната, мм.

кН

2.1.6. Определение возможных усилий копания и напора при различных положениях ковша (при )

Рассматриваются 5 положений. Схема рабочего оборудования и сил, действующих на него, вычерчивается в масштабе на листе 2 курсового проекта.

Положение I. Начало копания. Ковш пустой. Зуб ковша на вертикали, проходящей через ось напора.

Полагая , получим величину реакции грунта, равную возможному усилию копания в данном положении:

, кН (6)

где Р₀₁ – горизонтальная составляющая реакции грунта, кН;

Р₀₂ – вертикальная составляющая реакции грунта, кН;

G_к – вес ковша с подвеской, кН;

G_р – вес рукояти, кН;

, , , – плечи сил относительно оси напорного вала, которые определяются графически, м.

Вес порожнего ковша в кН может быть определен по эмпирической формуле:

– для средних пород (IV и V группы),

где Е – вместимость ковша, м³.

кН

Вес подвески определится как:

, кН

кН

Вес ковша с подвеской:

, кН

кН

Вес рукояти у карьерных экскаваторов:

– для однобалочной рукояти.

кН.

кН

Усилие напора и реакция седлового подшипника N^I определяются графически из многоугольника сил, построенного для положения I.

Положение II. Рукоять наклонена под углом 45⁰ к горизонту. Ковш заполнен наполовину. Рукоять на наибольшем вылете. Полагая и , где G_п – вес породы в ковше при полном его заполнении, получим:

, кН (7)

Значения , , и определяются графически, а значения и N^II – из многоугольника сил.

Вес породы в ковше при полном его заполнении:

, кН (8)

где γ – плотность породы в целике, т/м³.

кН

Положение III. Ковш с грунтом на наибольшем вылете. Ковш заполнен полностью. Приняв , из уравнения моментов имеем:

, кН (9)

кН

и N^III определяются, как и в предыдущих случаях, из многоугольника сил, построенного для этого положения.

Положение IV. Рукоять на полном вылете. Груженый ковш поднят на наибольшую высоту.

Возможное усилие резания в этом случае:

, кН (10)

кН

Так как практически в IV положении копание прекращается (), то необходимо определить усилие подъема, достаточное для удержания ковша с грунтом в этом положении: