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)

 

По величине массы экскаватора  и коэффициентам kL находим линейные размеры отдельных конструктивных элементов.

 

Длина стрелы:

 

Lс = kL ∙ = 7,1 ∙ = 49,5 м,                 (42)

 

где  kL – линейный коэффициент длины стрелы (табл. 8).

 

Высота пяты стрелы:

 

Нп.с. = kL ∙ = 0,2 ∙ = 1,4 м,                 (43)

 

где  kL – линейный коэффициент высоты пяты стрелы (табл. 8).

 

Максимальная  глубина черпания:

 

Нк.max = kL ∙ = 4,6 ∙ = 32 м,                  (44)

 

где  kL – линейный коэффициент максимальной глубины черпания (табл. 8).

 

Максимальная  высота разгрузки:

 

Нр.max = kL ∙ = 2,5 ∙ = 17,4 м,                (45)

 

где  kL – линейный коэффициент максимальной высоты разгрузки (табл. 8).

 

Максимальный  радиус черпания:

 

Rч.max = kL ∙ = 7,55 ∙ = 52,6 м,                 (46)

 

где  kL – линейный коэффициент максимального радиуса черпания (табл. 8).

 

Максимальный  радиус разгрузки:

 

Rр.max = kL ∙ = 7,48 ∙ = 52,1 м,                 (47)

 

где  kL – линейный коэффициент максимального радиуса разгрузки (табл. 8).

 

Массу поворотной платформы  с механизмами определяем по формуле:

 

mп = km ∙ mэкс = 0,7 ∙ 338 = 236,6 т,                  (48)

 

где  km – коэффициент массы поворотной платформы с механизмами (табл. 9);

       mэкс – масса экскаватора, т.

 

Также определяем массу стрелы с блоками:

 

mс = km ∙ mэкс = 0,06 ∙ 338 = 20,3 т,                    (49)

 

где  km – коэффициент массы стрелы с блоками (табл. 9).

 

Таблица 9 – Коэффициенты для определения отдельных узлов  экскаватора

Узел экскаватора

Коэффициент массы, km

Механические лопаты

Шагающие драглайны

карьерные

вскрышные

Стрела с блоками

0,070–0,060

0,075–0,065

0,07–0,06

Напорный механизм

0,0255–0,028

0,023–0,0145

Поворотная платформа  с механизмами

0,51–0,48

0,45–0,43

0,70–0,80


 

Находим линейные размеры ковша драглайна.

 

Ширина ковша:

 

bк.д. = 1,15 ∙ = 1,15 ∙ = 2,2 м.                (50)

 

Длина ковша:

 

lк.д. = 1,2 ∙ bк.д. = 1,2 ∙ 2,2 = 2,6 м.                  (51)

 

Высота ковша:

 

hк.д. = 0,65 ∙ bк.д. = 0,65 ∙ 2,2 = 1,4 м.                  (52)

 

Массу ковша определяем по формуле:

 

mк.д. = 1,1 ∙ ск.д.1 ∙ (ск.д.2 + ск.д.3 ∙ Ед) ∙ =

         (53)

= 1,1 ∙ 0,7 ∙ (2,4 + 0,12 ∙  6,5) ∙  = 8,5 т,

 

где  ск.д.1, ск.д.2, ск.д.3 – коэффициенты для определения массы ковша экскаватора (табл. 10);

       Ед – вместимость ковша, м3.

 

Таблица 10 – Коэффициенты для определения массы ковшей экскаваторов

Условия работы

ск.л.

ск.д.1

ск.д.2

ск.д.3

Легкие

0,7–1,2

1,0

1,25

0,13

Средние

0,9–1,7

0,7

2,4

0,12

Тяжелые

1,1–2,1

0,52

3,25

0,08


 

Масса породы в ковше:

 

mпор = = = 12 т,                  (54)

 

где  γпор – плотность породы в целике, т/м3 (табл. 11);

       kр – коэффициент разрыхления породы (табл. 11).

 

Таблица 11 – Расчетные  коэффициенты

Показатели

Категории породы

I

II

III

IV

Коэффициент пути kпут

2,5–3,0

3,5

4,0

5,5

Коэффициент разрыхления  породы kр

1,1–1,15

1,25

1,3

1,3–1,37

Плотность породы в целике γпор, т/м3

1,5–1,8

1,8–2,5

2,5–3,0

3


 

2.1.2. Определение  нагрузок тягового и подъемного  механизмов драглайна

 

По данным, полученным при  расчете конструктивных параметров драглайна, строим в масштабе схемы  расчетных положений рабочего оборудования. Силы, действующие на тяговый механизм драглайна в процессе черпания, можно  определить по схеме на рис. 1.

 


 

Рисунок 1 – Схемы расположения ковша драглайна для определения усилий

(а – период копания;  б – период поворота груженого  ковша на разгрузку; в –  период поворота порожнего ковша в забой)

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 – Нагрузочные  диаграммы драглайна (а – механизм тяги; б – механизм подъема; в – механизм поворота)

Сопротивление породы копанию:

 

N = = = 74286 Н,           (55)

 

где  Ед – вместимость ковша драглайна, м3;

       kвол – отношение объема призмы волочения к вместимости ковша драглайна (для легких пород kвол = 0,4; для средних пород kвол = 0,3; kвол = 0,2);

       – сопротивление породы копанию, Па (табл. 12);

       kпут – отношение пути наполнения ковша к длине ковша (табл. 11);

       kр – коэффициент разрыхления (табл. 11).

 

Таблица 12 – Характеристики грунтов, разрабатываемых экскаваторами

Порода

Категории породы

Удельное сопротивление  породы копанию, Па∙

Лопата

Драглайн

Песок, суглинок легкий

I

0,16–0,69

0,27–1,77

Гравий, глина легкая

II

0,59–1,28

0,98–1,86

Глина средняя, суглинок тяжелый

III

1,08–1,86

1,57–2,55

Глина тяжелая, конгломерат  слабосцементированный

IV

1,96–3,04

3,04–4,02


 

Усилие в тяговом канате определяем по формуле:

 

Nт.д. = N + Gк+п ∙ sinαот + ρтр ∙ Gк+п ∙ cosαот =

         (56)

= 74286 + 200900 ∙ sin40 + 0,4 ∙ 200900 ∙ cos40 = 264981 Н,

 

где  Gк+п – вес ковша с породой,

 

Gк+п = g ∙ (mк.д. + mпор) ∙ 103 = 9,8 ∙ (8,5 + 12) ∙ 103 = 200900 Н,             (57)

 

где  g – ускорение свободного падения, м/с;

       mк.д. – масса ковша, т;

       mпор – масса породы в ковше, т;

 

       αот – предельный угол откоса (для легких несвязных пород αот = 45–50о; для средних пород αот = 40о; для тяжелых пород αот = 30–35о);

       ρтр – коэффициент трения ковша о породу (ρ = 0,4).

 

Усилие в тяговом канате при повороте платформы драглайна  с груженым ковшом:

 

= 0,5 ∙ Gк+п + Nц = 0,5 ∙ 200900 + 19900 = 120350 Н,             (58)

где  Nц – центростремительная сила,

 

Nц = mк+п ∙ ∙ Rр.max ∙ 103 = (8,5 + 12) ∙ 0,13652 ∙ 52,1 ∙ 103 = 19900 Н,  (59)

 

где  mк+п – масса ковша с породой, т;

       ωв.д. – угловая скорость платформы драглайна,

 

ωв.д. = 0,105 ∙ nв.д. = 0,105 ∙ 1,3 = 0,1365 рад/с,                (60)

 

где  nв.д. – частота вращения платформы (табл. 13);

 

       Rр.max – максимальный радиус разгрузки, м.

 

Таблица 13 – Значения скоростей  движения главных механизмов одноковшовых экскаваторов

Экскаватор

Скорость, м/с

Частота вращения платформы  n

напора

подъема

тяги

Карьерные

0,4–0,75

0,65–1,0

2,5–3,5

Вскрышные

0,4–0,75

1,0–1,6

2,5–3,5

Шагающие драглайны

2,0–3,5

1,4–2,6

1,0–1,5


 

При повороте платформы с  порожним ковшом в забой основным усилием в тяговом канате является центростремительная сила, которая удерживает ковш на траектории движения вокруг оси вращения. Ввиду малого ее значения в расчете не учитывают.

Во время копания двигатель  подъемного механизма драглайна  не работает. При отрыве ковша в  конце черпания от забоя, которое  продолжается 2–3 с, усилие в подъемном  канате будет равно:

 

Nп.д. = (1,5–1,7) ∙ Gк+п = 1,6 ∙ 200900 = 321440 Н.                (61)

 

При дальнейшем подъеме ковша  с породой и повороте его к  месту разгрузки усилие в подъемном  канате определяем весом ковша с  породой:

 

= Gк+п = 200900 Н.                   (62)

 

При повороте платформы с  порожним ковшом в забой усилие в подъемном канате определяется по формуле:

 

= Gк = 83300 Н,                    (63)

 

где  Gк – вес порожнего ковша,

 

Gк = g ∙ mк.д. ∙ 103 = 9,8 ∙ 8,5 ∙ 103 = 83300 Н.               (64)

 

2.1.3. Определение  мощностей двигателей главных  механизмов драглайна

 

Мощность двигателя тягового механизма при копании определяем по формуле:

 

Рт.д. = ∙ 10-3 = ∙ 10-3 = 672 кВт,                (65)

 

где  Nт.д. – усилие в тяговом канате при копании, Н;

       υт.д. – скорость перемещения тягового каната, м/с (табл. 13);

       ηт.д. – КПД тягового механизма (ηт.д. = 0,8–0,85).

 

При повороте платформы с  груженым ковшом на разгрузку требуется  «травление» каната. При этом работа тягового механизма протекает при повышенных скоростях, превышающих номинальную на 10–20%. Мощность двигателя тягового механизма определяем по формуле:

 

= (1,1–1,2) ∙  ∙ 10-3 = 1,1 ∙ ∙ 10-3 = 331 кВт,         (66)

 

где    – усилие в тяговом механизме при повороте платформы на     разгрузку, Н.

 

Мощность двигателя подъемного механизма в момент отрыва ковша  от забоя определяем по формуле:

 

Рп.д. = ∙ 10-3 = ∙ 10-3 = 1085 кВт,              (67)

 

где  Nп.д. – усилие в подъемном канате в момент отрыва ковша от забоя, Н;

       υп.д. – скорость перемещения подъемного каната, м/с (табл. 13);

       ηп.д. – КПД подъемного механизма (ηп.д. = 0,8–0,85).

 

Мощность двигателя подъемного механизма при повороте платформы  на разгрузку будет равна:

 

= ∙ 10-3 = ∙ 10-3 = 678 кВт,              (68)

 

где – усилие в подъемном механизме при повороте платформы на разгрузку, Н.

Мощность двигателя при  спуске порожнего ковша в забой:

 

= (1,1–1,2) ∙ ∙ 10-3 = 1,1 ∙ ∙ 10-3 = 309 кВт,        (69)

 

где    – усилие в подъемном механизме при повороте платформы с порожним ковшом в забое, Н.

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