Тема: Расчет производительности экскаваторов, применяемых на ОГР.

Теоретическая производительность экскаватора Q_теор. – это объем породы, вырабатываемый при непрерывной работе экскаватора в единицу времени (обычно 1 час). При этом, коэффициент наполнения ковша k_н и коэффициент разрыхления породы k_р приняты равными 1, угол поворота ковша на выгрузку 90° для мех. лопаты и 135º - для драглайнов.

Q_теор.= 3600·V_t^-1,

где V – вместимость ковша, м³;

t – время рабочего цикла, сек.

Техническая производительность экскаватора Q_тех. – это максимальная производительность для данного экскаватора при непрерывной экскавации пород с конкретными физико-механическими свойствами.

;

где k_э – коэффициент экскавации, k_э= k_н· k_р^-1;

t_р – время непрерывной работы на одном месте;

t_п – время передвижки экскаватора на другое место работы.

Эксплуатационная производительность Q_э – это действительный объем пород, отрабатываемых за определенный период эксплуатации.

Q_э= Q_тех.·Т· k_и ,

где Т – продолжительность смены, час;

k_и – коэффициент использования сменного времени экскаватора.

При погрузке в ж/д транспорт k_и = 0,55÷0,8; при погрузке в автосамосвалы k_и = 0,8÷0,9.

Годовая производительность (м³/год) экскаватора Q_г= Q_э·Т_г,

где Т_г – число рабочих смен в году.

Для расчета производительности все расчетные коэффициенты для различных условий эксплуатации приведены в таблицах 8.11-8.19 справочника по ОГР.

Техническая производительность драглайнов и мех.лопат зависит от емкости ковша, длительности цикла и свойств разрабатываемых пород, которые влияют на длительность операций черпания и наполнения ковша.

Рабочий цикл экскаватора складывается из операций: черпания, выведения ковша из забоя, поворота ковша к месту разгрузки, подъема или опускания ковша на уровень разгрузки, разгрузки и возвращения ковша в забой и установки его для черпания. Операции выведения ковша из забоя и установки его на уровень разгрузки выполняются во время поворота ковша к месту разгрузки. Во время поворота экскаватора в забой выполняется операция опускания ковша к месту начала черпания.

Продолжительность рабочего цикла (сек.) одноковшового экскаватора при условии совмещения операций складывается из времени черпания t_ч, времени поворота к месту разгрузки и обратно в забой t_п и времени разгрузки ковша t_р.

t_ц= t_ч+ t_п+ t_р.

Время черпания зависит от свойств массива или горной массы, состава по крупности, степени разрыхления и режима черпания. Разработка забоя начинается, как правило, со стороны, расположенной ближе к выработанному пространству. Черпание в массиве мягких пород проводится стружками шириной, равной части ширины ковша В. Этим увеличивается эффективность использования экскаватора для уменьшения времени черпания. В момент черпания во взорванной горной массе с большим захватом следует использовать гравитационное сползание горной массы для самонагружения. Для увеличения горной массы в забое во время обмена тр-х сосудов обычно производится дополнительное рыхление ее ковшом с открытым днищем.

При экскавации плохо взорванной горной массы увеличивается время черпания и снижается степень использования ковша, кроме того, требуются дополнительные затраты времени на выемку и укладку негабаритных кусков. Увеличивается время черпания и общее время на экскавацию при разработке сложных забоев, т.е. погрузка породы и полезного ископаемого.

Поворот экскаватора к месту разгрузки и обратно в забой обычно выполняется на максимальных скоростях. Сокращение времени на поворот возможно только при уменьшении угла поворота. Зависимость продолжительности цикла мех. лопаты от величины угла поворота приводится в таблицах справочников.

Эксплуатационная производительность экскаватора в течение смены зависит от времени простоев, необходимых на мелкий ремонт, смазку и очистку ковша. Гидравлические экскаваторы не требуют времени на смазку, вследствие специфичности конструкции. Эксплуатационная производительность экскаваторов зависит от организации транспортного обслуживания.

Расчетные формулы производительности одноковшовых экскаваторов представляются в следующем виде:

теоретической (м³/час)

Q_tt=Е·ν;

технической (м³/час)

Q_t= Q_tt·k_э;

эксплуатационной за смену (м³/смена)

Q_см.= Q_t·Т·k_и;

эксплуатационной за год (м³/год)

Q_год= Q_см.·n·N;

где Е – емкость ковша, м³;

ν – число рабочих циклов в час (ν=3600/t_ц);

t_ц – длительность рабочего цикла экскаватора, сек;

k_э – коэффициент экскавации (k_э= k_н/ k_и);

k_н – коэффициент наполнения ковша;

k_р – коэффициент разрыхления в ковше;

k_и– коэффициент использования экскаватора в течение смены;

Т – длительность смены, час;

n – число рабочих смен за сутки;

N – число рабочих дней экскаватора в год с учетом плановых простоев на

ремонт.

Коэффициент (k_н) наполнения ковша мех. лопаты составляет:

- в легких влажных песках и суглинках 1 – 1,1;

- в песчано-глинистых породах средней плотности 0,6 – 0,8;

- в плотных песчано-глинистых породах с галькой и валунами 0,6 – 0,7;

- во взорванных скальных породах 0,6 – 0,75;

- в плохо взорванных скальных породах 0,4 – 0,6.

Коэффициент наполнения ковша драглайнов составляет:

- в мягких и влажных песках 0,5 – 1,1;

- в песчано-глинистых породах средней плотности 0,4 – 0,7.

Коэффициент разрыхления породы в ковше изменяется для мягких пород от 1,2 до 1,4; для скальных пород от 1,4 до 1,6.

Коэффициент использования экскаватора в течение смены

k_и=T/t_р,

где t_р – чистое время работы экскаватора в течение смены, час.

При работе экскаватора непосредственно в отвале k_и= 0,8÷0,95.

При работе экскаватора с авто- или конвейерным транспортом k_и= 0,75÷0,8; с ж/д транспортом k_и= 0,5÷0,6.

Совершенствование организации работ и методов экскавации на разрезах позволяет увеличить годовую производительность экскаваторов на 5 – 8 %.

Производительность экскаваторов непрерывного действия.

Техническая производительность экскаваторов непрерывного действия зависит от емкости ковшей, количества разгрузок их в единицу времени, свойств горных пород и режима работы экскаватора.

Эксплуатационная производительность зависит от организации работы экскаватора, его технического состояния, системы обслуживания и транспортного обеспечения. Эти факторы учитываются коэффициентом использования экскаватора k_и. Чем выше организация работы экскаватора, лучше и качественней система обслуживания и транспортное обеспечение, тем выше коэффициент использования экскаватора.

В общем виде производительность экскаватора:

теоретическая (м³/час)

Q_tt=Е·ν;

техническая (м³/час)

Q_t= Q_tt·k_э;

эксплуатационная за смену (м³/смена)

Q_см.= Q_t·Т·k_и;

эксплуатационная за год (м³/год)

Q_год= Q_см.·n·N;

где Е – емкость ковша, м³;

ν – число разгружаемых ковшей в минуту;

t_ц – длительность рабочего цикла экскаватора, сек;

k_э – коэффициент экскавации;

k_и– коэффициент использования экскаватора в течение смены;

k_р – коэффициент разрыхления в ковше;

Т – длительность смены, час;

n – число рабочих смен за сутки;

N – число рабочих дней экскаватора в год с учетом плановых простоев на

ремонт.

Для многоковшовых экскаваторов k_э составляет от 0,8 для суглинков до 1,15 для супесей; для роторных – от 0,64 для глин до 0,85 для супесей.

k_и = 0,8÷0,9 при конвейерном транспорте; k_и = 0,7÷0,85 при ж/д транспорте; k_и = 0,8÷0,85 при автомобильном транспорте.

При расчете годовой производительности экскаватора непрерывного действия необходимо учитывать климатические зоны, в которых в период низких температур затрудняется или делается совершенно невозможной работа экскаваторов. Ориентировочно, длительность сезона можно принимать: для южных районов – с марта по декабрь (5000 часов); для районов средней полосы – с апреля по ноябрь (4500 часов); для северных районов – с мая по октябрь (4000 часов). Зимнее время используется для ремонта экскаваторов и подготовки к интенсивной экскавации в рабочий сезон.

Лекция 9