Производительность выемочно-погрузочных машин

Технология скреперных работ состоит в срезании последовательных слоев породы на горизонтальной или наклонной поверхности. Поэтому скреперными забоями являются площадка, откос или торец уступа (рис. 4.18, а, б). Выемка под уклон позволяет на 20–30 % уменьшить время загрузки. Длину наклонного забоя обычно принимают равной расстоянию, на котором происходит заполнение ковша. Угол наклона забоя не должен превышать 6–8° для песчано-глинистых и 10–12° для плотных пород. Забой-площадка характерен при разработке мерзлых пород, так как создает благоприятные условия для использования солнечной радиации, а также при малой мощности вскрыши, снятии плодородного слоя, подготовке поверхности карьерного поля. Отсыпку отвалов ведут горизонтальными или наклонными слоями толщиной от 0,2–0,3 м до 2–3 м.

Производительность колесных скреперов рассчитывают по формулам (4.8) – (4.9), (4.l3) – (4.16) или принимают по нормам [25]. Разница будет лишь в продолжительности цикла и расчетных коэффициентах. Рабочий цикл скрепера включает: время наполнения ковша (0,5–1,5 мин), продолжительность движения с грузом и холостым ходом, время разгрузки, продолжительность вспомогательных операций (1,0–1,5 мин. на повороты, переключение передач). Время движения скрепера находят делением расстояния транспортировки на скорость движения груженой (6–50 м/мин) или порожней (10–80 м/мин) машины. Коэффициент наполнения ковша составляет 0,75–1,1 а коэффициент разрыхления и ковше – 1,1–1,4, коэффициент использования в течение смены – 0,7–0,8.

Бульдозеры, как и скреперы, ведут выемку горной массы горизонтальными или наклонными слоями с толщиной стружки 0,3–0,5 м. Плотные, трещиноватые, полускальные и мерзлые породы предварительно подготавливают квыемке механическим рыхлением. Перемещение горной массы бульдозерами ведут до штабеля или бункера, из которого она поступает в средства транспорта. На отвалах они разгружают породу под откос уступа или разравнивают ее по площадке. Рабочий цикл бульдозера включает: набор породы (создание призмы волочения), движение с грузом, холостой ход и вспомогательные операции (подъем и опускание отвала, переключение передач). Как правило, холостой ход выполняется задним ходом, без разворота машины. Объем перемещаемой породы (объем призмы волочения) (м³) можно определить по формуле

, (4.17)

где В_a, h_a – ширина и высота отвала бульдозера, м; α = 35–60° – угол откоса породы в призме волочения, град.

Для вычисления производительности бульдозера на выемке и перемещении породы в расчетные формулы для машин цикличного действия (4.8) – (4.9) и (4.13) – (4.16) вместо вместимости ковша подставляют объем призмы волочения, а вместо коэффициента наполнения ковша – коэффициент изменения производительности бульдозера, учитывающий уклон и дальность перемещения породы (табл. 4.9). Коэффициент разрыхления породы перед отвалом составляет 1,2–1,4.

Средние скорости движения бульдозера при расчете продолжительности его цикла следует принимать по рекомендациям акад. В.В. Ржевского [29] или акад. Н.В. Мельникова [25]. С увеличением дальности транспортирования породы производительность бульдозера резко снижается, поэтому прибегают к разбивке участка перемещения на две-три части. В конце каждой части породу штабелируют в виде промежуточного вала, последовательно перемещаемого к месту разгрузки. Продолжительность цикле при этом возрастает, и производительность бульдозера также растет за счет уменьшения потерь и улучшения набора породы.

На планировочных работах часовая техническая производительность бульдозера (м²):

, (4.18)

где L_пл – длина планируемого участка, м; а = 0,3–0,5 – ширина перекрытия планируемой полосы, м; n – число проходов бульдозера по одной полосе; V_пл = 0,3–0,7 – средняя скорость движения бульдозера при планировке, м/с; t_п = 8–12 – время, затрачиваемое на разворот машины при каждом проходе, с.

В отличие от мехлопат, у погрузчика нет напорного механизма. Поэтому технология выемки им горной массы состоит во внедрении ковша в забой (или развал) на уровне подошвы и наполнении его при подъеме стрелы с одновременным поворотом ковша в вертикальной плоскости. Напорные усилия создают ходовые механизмы погрузчика. После наполнения ковш слегка поднимают, и погрузчик отъезжает к месту разгрузки. При раздельной выемке уступ отрабатывают слоями.

Таблица 4.9. Коэффициент изменения производительности бульдозера (по Ю.В.Дейнего)

При раздельном способе выемки внедрение ковша осуществляют на уровне подошвы забоя при поступательном движении погрузчика (0,6–1,1м/с). Затем ковш поворачивается на полный угол запрокидывания без продвижения. Потом производят подъем ковша на 0,3–0,4м. и отъезд от забоя.

Этот способ применяют для выемки пород малой плотности из развала.

Совмещенный способ: опущенный ковш внедряют на уровне подошвы забоя на глубину (0,2–0,5) длины ковша, после чего одновременно осуществляют подъем стрелы и поворот ковша при непрерывном поступательном движении погрузчика. Этот способ используют при выемке мягких и мелко взорванных пород, обеспечивая высокую степень наполнения ковша и сокращение времени черпания. Он является самым экономичным.

При экскавационном способе выемки совмещают внедрение в породу на 0,3 длины ковша и его подъем за счет одновременного подъема стрелы и поступательного движения погрузчика.

Послойный способ представляет собой разновидность раздельного способа при тонких горизонтальных или наклонных слоях (похоже на работу скрепера или струга). Забой погрузчиков: торцовый, фронтальный или забой-площадка.

Максимальная ширина заходки на 0,4–0,6 м больше ширины ковша.

Высота забоя не превышает максимальной высоты выгрузки. В случае забоя-площадки, высота забоя равна толщине выемочного слоя.

Наиболее распространена высота уступа 8–15м. Различают низкие (до 2м), нормальные (2–5м.) и высокие (более 5 м) забои.

При загрузке автосамосвалов погрузчик совершает ряд маневров. Наиболее распространены схемы движения с разворотом на 30–45° (рис. 4.19, а), челноковая (схема б)и с двумя разворотами (схема в). Первая и третья схемы требуют широких заходок, вторая осуществима в узких.

Продолжительность рабочего цикла и производительность погрузчика устанавливают так же, как и для колесных скреперов. Время разгрузки ковша – 3–4 с. Коэффициент наполнения К_н в зависимости от степени дробления горных пород и вместимости ковша погрузчика варьирует от 0,6–0,7 (при среднем размере куска 0,40–0,45 м) до 1,2–1,25 (при среднем размере куска меньше 0,35 м), а коэффициент разрыхления – от 1,2 до 1,35. Коэффициент использования во времени составляет 0,8.

Вследствие небольшой массы и стоимости погрузчиков, их высокой мобильности и универсальности эксплуатационные затраты могут быть существенно уменьшены по сравнению с одноковшовыми экскаваторами, особенно на карьерах с малой производственной мощностью и сложными забоями.

Основные недостатка, ограничивающие область их применения: относительно малое напорное усилие, недостаточное для разработки крупнокусковатых пород, небольшие рабочие параметры, ограничивающие высоту уступов.