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

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

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 _______

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