Выбор, расчет и обоснование буровых и выемочно-погрузочных работ

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Декабря 2013 в 10:16, курсовая работа

Краткое описание

Парк горных и транспортных машин, занятых в сфере горного производства открытым способом, требует качественных изменений за счет увеличения единичной мощности машин и грузоподъемности работающих с ними в технологической цепочке средств транспорта, создания более безопасного, надёжного в эксплуатации и ремонтопригодного оборудования, обладающего повышенной комфортностью для экипажа и удобством в управлении, и, наконец, создания и внедрения принципиально новых средств труда, превосходящих по своим технико-экономическим показателям лучшие отечественные и зарубежные образцы техники.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Расчетно-пояснительная записка.docx

— 271.06 Кб (Скачать документ)

 

Таблица 7 – Условия применения различных схем коммутации

Наименования схем

коммутации

Взрываемость пород

Число рядов скважин

Порядная продольными рядами

Легковзрываемые

До 3

Порядная поперечными рядами

Средневзрываемые

3-4

Порядная через скважину

Легко- и

средневзрываемые

2-5

С продольным врубом

То же

То же

С клиновым врубом

Трудновзрываемые

Не менее 4

С трапециевидным врубом

То же

То же

Диагональная

Средневзрываемые

То же


 

Определяем инвентарный  парк буровых станков:

 

Nи.б. = = = 15,7 (принимаем 16 станков),               (20)

 

где  Кт.г. – коэффициент технической готовности станков первого (Кт.г. = 0,7–0,75), второго (Кт.г. = 0,75–0,8) поколений.

Окончательно принимаем  станок СБШ-250МНА-32 в количестве 16 единиц.

 

 

1.2. Расчет бурового  оборудования по полезному ископаемому

 

1.2.1. Расчет параметров  бурения скважин

 

Диаметр скважины принимаем  с учетом обеспечения нормальной проработки подошвы уступа при данной высоте Ну и угле откоса уступа α:

 

dскв = = = 0,307 м,             (21)

 

где  γ – плотность  породы, т/м3;

       с –  минимальное допустимое расстояние  от оси скважины до верхней  бровки уступа, м;

       m – коэффициент сближения скважин, принимается в зависимости от трудности взрывания (табл. 5).

 

Исходя из рассчитанного  диаметра скважины (dскв = 0,307 м), а также заданной высоты уступа (Ну = 20 м), предварительно принимаем станок шарошечного бурения СБШ-250МНА-32Д (прил. А).

 

Выбираем конструкцию  долота (табл. 1):

 

тип – Т; породы – твердые  малоабразивные; исполнение шарошек  – с фрезерованными зубьями.

 

Долото (табл. 2):

 

III320Т-ПГВ; схема опоры – Р-Ш-Р-УПС; диаметр долота – 320 мм.

 

Рациональное осевое усилие на шарошечное долото можно определить по формуле:

 

Рос = ∙ К ∙ f ∙ d = ∙ 8 ∙ 8 ∙ 320 = 205 кН,              (22)

 

где  К = 6–8;

       f – коэффициент крепости породы;

       d – диаметр долота, мм.

 

Определяем техническую (механическую) скорость шарошечного  бурения по формуле:

 

υ = = = 0,345 м/мин,              (23)

где  Рос – осевая нагрузка на долото, кН;

       ω –  частота вращения долота, с-1 (табл. 3);

       Кфш – коэффициент формы зубьев шарошечного долота (для типа ОК –

Кфш = 1; К – Кфш = 1,3; ТЗ – Кфш = 2,25; Т – Кфш = 2,3; МЗ – Кфш = 2,5; М –

Кфш = 3).

 

Углубление долота на глубину  h можно определить по формуле:

 

h = = = 0,192 см,                 (24)

 

где  υ – скорость бурения, см/мин;

       Кск – коэффициент, учитывающий уменьшение υ из-за неполного скалывания породы между зубьями (Кск = 0,5);

       Zш – число шарошек на долоте (Zш = 3);

       ω –  частота вращения долота, об/мин.

 

Преодолеваемое вращателем сопротивление от сжимающих и скалывающих усилий при перекатывании шарошек:

 

РZ = h ∙ ∙ σбур ∙ Zш ∙ = 0,192 ∙ ∙ 750 ∙ ∙ 3 ∙ =

         (25)

= 69120 Н,

 

где  h – внедрение долота, см;

       d – диаметр долота, см;

       σбур – прочность породы при бурении, Па (табл. 4).

 

Момент, необходимый для  вращения долота и става штанг, находим  по формуле:

 

Мш = РZ ∙ ∙ Ктр ∙ = 69120 ∙ ∙ 1,12 ∙ = 8258 Н∙м,            (26)

 

где  Ктр – коэффициент, учитывающий трение в подшипниках шарошек и бурового става о стенки скважины (Ктр = 1,12).

 

Определяем мощность двигателя  для привода вращателя:

 

Nвр = ∙ = ∙ = 160 кВт,                (27)

 

где  ω – угловая  скорость долота, рад/с;

       ηмех – КПД механизма вращателя (ηмех = 0,65).

 

Рассчитываем мощность привода  механизма подачи:

 

NП = = = 47 кВт,                  (28)

 

где  Рос – осевая нагрузка на долото, кН;

       υП – скорость подачи,

 

υП = 0,5 ∙ h ∙ ∙ 3 = 0,5 ∙ 0,00192 ∙ ∙ 3 = 0,346 м/с,               (29)

 

где  h – углубление долота, м;

      

       ηП – КПД механизма подачи (ηП = 0,65–0,75).

 

1.2.2. Расчет эксплуатационных показателей буровых станков

 

Сменную производительность бурового станка определяем по формуле:

 

Qсм = = = 106 м,                 (30)

 

где  К – коэффициент эффективного использования станка в течение смены

(К = 0,7–0,9);

       Тс – продолжительность рабочей смены, с;

       υ –  техническая (механическая) скорость  бурения, м/с;

       tв – время, затрачиваемое на вспомогательные операции и отнесенное к единице длины скважины, с/м (tв = 50 с/м).

 

Теперь определяем годовую  производительность станка:

 

Qгод = (Тк – Тв – Ткл – Трем – Тп) ∙ nсм ∙ Qсм =

         (31)

= (365 – 54 – 50 – 40 – 30) ∙ 3 ∙ 106 = 60738 м,

 

где  Тк – календарное количество дней в году;

       Тв – количество выходных дней в году;

       Ткл – количество дней простоя по климатическим причинам;

       Трем – количество дней на планово-предупредительный ремонт;

       Тп – количество праздничных дней в году;

       nсм – количество смен в сутки.

Рабочий парк буровых станков:

 

Nбс = = = 0,9 (принимаем 1 станок),          (32)

 

где  Агм – годовая производительность карьера по горной массе,

 

Агм = Апи ∙ Кв = 12 ∙ 106 ∙ 2,1 = 25,2 ∙ 106 т;                 (33)

 

        φ  – выход горной массы с 1 м скважины,

 

φ = = =

         (34)

= 222,2 м3,

 

где  W – линия сопротивления по подошве,

 

W = ∙ Кв ∙ dc ∙ = ∙ 1,2 ∙ 0,352 ∙ = 15,5 м,      (35)

 

где  β – угол наклона  скважины, град (β = );

       Кв – коэффициент, учитывающий взрываемость пород в массиве (табл. 5);

      dс – диаметр скважины,

 

dс = Кр.с. ∙ dд = 1,1 ∙ 0,32 = 0,352 м,                           (36)

 

где  Кр.с. – коэффициент расширения скважины при бурении (Кр.с. = 1,05–1,2);

       dд – диаметр долота, м;

 

      Δ – плотность  заряжания ВВ в скважине, кг/м3 (табл. 6);

      m – коэффициент сближения зарядов (табл. 5);

      γ – плотность  породы, кг/м3;

      Квв – переводной коэффициент от аммонита №6ЖВ к принятому ВВ

(табл. 6);

 

       b – расстояние между рядами скважин (b = a, т.к. квадратная сетка скважин);

       nр – число рядов скважин (табл. 7);

       а –  расстояние между скважинами  в ряду,

 

а = m ∙ W = 1,1 ∙ 15,5 = 17,1 м;                 (37)

       Lс – длина скважины,

 

Lс = = = 25,5 м,                   (38)

 

где  lп – длина перебура,

 

lп = (0,1–0,25) ∙ Ну = 0,2 ∙ 20 = 4 м.                          (39)

 

Определяем инвентарный  парк буровых станков:

 

Nи.б. = = = 1,4 (принимаем 2 станка),                         (40)

 

где  Кт.г. – коэффициент технической готовности станков первого (Кт.г. = 0,7–0,75), второго (Кт.г. = 0,75–0,8) поколений.

Окончательно принимаем  станок СБШ-250МНА-32Д в количестве 2 единиц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор, обоснование и расчет выемочно-погрузочного оборудования

 

Наиболее характерными представителями  выемочно-погрузочных машин, эксплуатируемых  на открытых разработках, являются одноковшовые и многоковшовые экскаваторы.

Экскаватором называется машина, предназначенная для зачерпывания (экскавации) горной массы, перемещения  ее на относительно небольшие расстояния и погрузки на транспортные средства или в отвал.

Рабочий цикл одноковшового  экскаватора складывается из четырех  последовательных операций: наполнения ковша (черпания), перемещения его  к месту разгрузки (транспортирования), разгрузки и перемещения порожнего  ковша к месту зачерпывания для  воспроизведения нового цикла. Поэтому  одноковшовые экскаваторы являются машинами цикличного (прерывного) действия. В отличие от них многоковшовые  экскаваторы, у которых все элементы рабочего цикла осуществляются одновременно (совмещено), являются машинами непрерывного действия.

Существующие типы экскаваторов в общем виде классифицируются типажом  по следующим признакам: назначению и роду выполняемой работы; вместимости  ковша (Е, м3 – одноковшовые) или теоретической  производительности (Q, м3/ч – многоковшовые); видам рабочего, ходового и силового оборудования.

В свою очередь, одноковшовые и многоковшовые экскаваторы  имеют более узкие классификации, отвечающие конкретной специфике конструкций  той или иной группы машин.

Любой экскаватор, одноковшовый или многоковшовый, состоит из рабочего (у одноковшовых экскаваторов оно  же и транспортирующее), транспортирующего, механического, включающего главным  образом передаточные механизмы (трансмиссии), ходового и силового оборудования, а также механизмов управления, металлоконструкций платформы и надстройки, кузова.

Учитывая область применения выемочного оборудования, высоту уступа и заданную годовую производительность карьера по полезному ископаемому зададимся следующими моделями экскаваторов:

– для вскрышных пород – ЭШ-6,5/45;

– для добычи полезного ископаемого – ЭКГ-12Ус.

 

2.1. Выемка пустой  породы

 

В соответствии с исходными  данными (высота уступа Ну = 19 м; коэффициент крепости f = 16; годовая производительность по полезному ископаемому Аг = 12 млн.т) для вскрышных работ предварительно принимаем экскаватор ЭШ-6,5/45 (прил. Б).

2.1.1. Определение  масс и линейных размеров конструктивных  элементов драглайна

 

Значения масс и линейных размеров конструктивных элементов  экскаваторов, необходимые для определения усилий, возникающих при работе экскаватора, вычисляем по эмпирическим формулам.

Масса всего экскаватора:

 

mэкс = kэкс ∙ Е = 52 ∙ 6,5 = 338 т,                  (41)

 

где kэкс – коэффициент удельной массы экскаватора, численно равный отношению массы экскаватора к вместимости ковша (табл. 8);

        Е  – вместимость ковша, м3.

 

Таблица 8 – Коэффициенты для определения линейных размеров экскаваторов по заданной вместимости ковша

Показатели

Механические лопаты

Шагающие экскаваторы

Карьерные

Вскрышные

Вместимость ковша, м3

2–20

4–50

4–25

Удельная масса экскаватора  kэкс, т/м3

38–55

55–110

50–110

Линейные коэффициенты kL

Длина стрелы

1,8–1,85

3,2–4,5

7,0–8,0

Высота пяты стрелы

0,45

0,7–0,8

0,15–0,5

Длина рукояти

1,15–1,25

2,1–2,9

Максимальная высота:

копания

разгрузки

 

 

1,7–1,8

1,23–1,3

 

 

2,65–2,90

2,8–3,2

 

 

4,6

2,5

Высота напорного вала

1,1

1,70–1,95

Максимальный радиус:

копания

разгрузки

 

 

2,7–2,6

2,5–2,4

 

 

3,5–4,5

3,3–4,3

 

 

7,55

7,48

Информация о работе Выбор, расчет и обоснование буровых и выемочно-погрузочных работ