Производительность экскаваторов

Различают теоретическую, техническую и эксплуатационную производительность выемочных машин.

Теоретическая (паспортная) производительность Q_п – масса или объем расчетной (паспортной) породы, которые могут быть вынуты в единицу времени при непрерывной работе экскаватора, исходя из его конструктивных параметров. Для мехлопат ее рассчитывают при угле поворота под погрузку 90°, высоте черпания, равной высоте напорного вала, номинальной скорости поворота, разгрузке в отвал, для драглайна – при угле поворота 135°.

В общем виде теоретическая производительность выемочных машин (м³/ч) по разрыхленной породе

Q_п = 60·Е·n_п, (4.8)

где Е – расчетная вместимость экскавирующего органа (чаще всего ковша), м³; n_п – конструктивно-расчетное число разгрузок экскавирующего органа (или ряда их), 1/мин.

Для всех выемочных машин цикличного действия (одноковшовых экскаваторов и погрузчиков, скреперов, бульдозеров)

n_п = 60/t_цп, (4.9)

здесь t_цп – паспортная продолжительность рабочего цикла, с.

При расчете производительности экскаваторов непрерывного действия n_п принимают по технической характеристике или находят расчетным путем:

- у роторных экскаваторов

n_п = Z·n_р; (4.10)

- у цепных многоковшовых

, (4.11)

где Z – число ковшей; n_р – частота вращения ротора, 1/мин, V_к – скорость движения ковшовой цепи, м/с; ш – шаг ковшовой цепи, м.

Техническая производительность Q_т (м³/ч) – максимальная часовая производительность при непрерывной работе в конкретных горно-технических условиях.

Для многоковшовых экскаваторов

, (4.12)

здесь К_з – коэффициент влияния параметров забоя (коэффициент забоя); K_н – коэффициент наполнения ковша; К_р – коэффициент разрыхления породы в ковше (табл. 4.3).

Таблица 4.3. Коэффициент наполнения и разрыхления пород в ковше при выемке из массива

При расчете технической производительности выемочных машин цикличного действия необходимо учитывать расчетную продолжительность цикла t_цp в конкретном забое, зависящую от вида разрабатываемых пород и угла поворота экскаватора под разгрузку. Тогда

, (4.13)

Значения коэффициентов К_н и К_р при выемке из массива зависят в основном от типа пород. Для учебных расчетов они могут быть приняты по табл. 4.3. В разрушенных породах на величину этих коэффициентов влияют кусковатость пород в развале и вместимость ковша [30, табл. 8.4–8.5]. В хорошо взорванных скальных породах ориентировочное значение К_н = 0,6–0,75, в плохо взорванных породах К_н = 0,4–0,6. Коэффициент разрыхления в ковше в скальных породах варьирует от 1,4 до 1,6 [2].

На расчетную продолжительность цикла t_цp влияют свойства пород, их кусковатость, параметры забоя и угол поворота под разгрузку. Для учебных расчетов производительности мехлопат по выемке разрушенных пород ееможно принять по табл. 4.4.а для других условий по «Единым нормам выработки» [25].

Таблица 4.4. Продолжительность цикла мехлопат, с

Продолжительность цикла драглайна больше, чем мехлопат той же мощности, на 40–70%:

Коэффициент влияния параметров забоя К_з составляет для мехлопат и драглайнов 0,7–0,9. Для цепных многоковшовых экскаваторов: во фронтальном забое при выемке параллельными стружками К_з = 1; при выемке треугольными стружками по вееру К_з =0,97; в торцовом забое при выемке параллельными стружками К_з =0,8–0,88, при выемке треугольными стружками по вееру К_з = 0,85. При валовой выемке роторными экскаваторами К_з = 0,74–0,83.

Эксплуатационную производительность Q_э вычисляют с учетом неизбежных организационных и технологических простоев (прием и сдача смены, осмотр и смазка узлов, ожидание транспорта и др.). Сменную эксплуатационную производительность экскаваторов (м³)можно определить по формуле:

Q_э.см = Q_т ·Т_см ·K_пот ·K_у ·K_и·К_к, (4.14)

где Т_см – продолжительность смены, ч; K_пот – коэффициент потерь экскавируемой породы (табл. 4.5); K_у – коэффициент управления, зависящий от порядка отработки забоя, квалификации машиниста, наличия средств контроля и автоматики; К_и – коэффициент использования экскаватора в течение смены, учитывающий организационные и технологические перерывы (табл.4.5); К_к – коэффициент, учитывающий влияние климатических условий (табл. 4.8).

Таблица 4.5. Расчетные коэффициенты для определения эксплуатационной производительности

Примечание: При раздельной выемке роторными экскаваторами величин К_у снижается до 0,50–0,65.

Годовая эксплуатационная производительность

Q_э.г = Q_э.см ·N_рс, (4.15)

где N_рс – число рабочих смен экскаватора в течение года с учетом целосменных простоев в ремонтах, вследствие низких температур, сезонной работы.

Для одноковшовых экскаваторов N_рсможно принимать по рекомендациям Гипроруды [25].Добычные роторные экскаваторы работают круглогодично с остановками на ремонт. У них

N_рс = (N_p–N_рем)·n_см, (4.16)

здесь N_p – число рабочих дней карьера в течение года (табл. 2.2), сут: N_рем = 20–60 – длительность ремонтов за год (табл. 4.6), сут; n_см – количество рабочих смен за сутки.

Вскрышные роторные и все многоковшовые цепные экскаваторы работают сезонно. Длительность сезона колеблется в зависимости от климатической зоны (табл. 4.7). Ремонт выемочных машин в этом случае ведут зимой.

Таблица 4.6. Рекомендуемая продолжительность ремонтов роторных экскаваторов на угольных разрезах (по данным УкрНИИпроекта)

Таблица 4.7. Простои многоковшовых экскаваторов (по данным УкрНИИпроекта)

Таблица 4.8. Климатические зоны (по ЕНВ на открытые горные работы)