Расчет производительности экскаватора

По результатам расчета забоя делается окончательный выбор экскаватора, после чего рассчитывается нормативная и эксплуатационная производительность машины.

Для расчета нормативной производительности, м³/см, применяется зависимость

(53)

где t_см – продолжительность смены, ч; Н_вр – норма времени согласно соответствующему параграфу Е2-1; 100 – переводной коэффициент.

Нормативная производительность экскаваторов с рабочим оборудованием «обратная лопата» и «драглайн» рассчитывается как при работе навымет, так и в транспорт с учетом налипания грунта, работы в забоях с мокрой подошвой и т.п. (см. Приложение 3).

Для расчета эксплуатационной производительности экскаватора, м³/см, рекомендуется использовать зависимость

 

(54)

где T_ц – время рабочего цикла, с; К° - коэффициент, учитывающий угол поворота на разгрузку; К_B – коэффициент использования экскаватора по времени в смену; при разработке навымет К_B = 0,9; при работе в транспорт с погрузкой на одну сторону К_B = 0,83; на две стороны - К_B = 0,85; коэффициент наполнения ковша К_Н не может превышать значения, приведенные в (приложении 2), и зависит от условий наполнения ковша в спроектированном забое. Для успешного наполнения ковша нужно, чтобы:

 

(55)

где h_c – толщина снимаемой стружки; L^* - путь наполнения ковша в забое; b_К – ширина ковша (см. 3.4).

Возможная толщина стружки определяется из зависимости

 

(56)

где - рабочее усилие на зубьях (режущей кромке) ковша:

для гидравлических экскаваторов

для механических экскаваторов

для драглайна

 

где S_O – усилие на зубьях (режущей кромке) из (приложения 2); P_О – сопротивление грунта копанию; К_уд – удельное сопротивление грунта копанию (Приложение II); Т_ц и S₀ имеются в технической характеристике экскаватора.

Из (56):

(56а)

Тогда можно найти необходимый путь наполнения ковша:

(57)

Ковш экскаватора с рабочим оборудованием прямая и обратная лопата наполняется на пути L (рис. 16), длина которого зависит от глубины выемки и заложения откоса, при этом должна соблюдаться зависимость

 

(58)

 

Рис. 16. Путь наполнения ковша экскаватора «обратная лопата»

 

Если L ≠ L^*, необходимо определить фактический коэффициент наполнения ковша экскаватора , причем он должен быть не менее 0,65. Для увеличения пути наполнения ковша можно уменьшить угол заложения откоса α, внеся соответствующие изменения в схему забоя; в случае, если , уменьшается толщина стружки h_c или выбирается ковш большей вместимости, что возможно на грунтах I-II группы трудности разработки.

Ковш экскаватора с рабочим оборудованием «драглайн» наполняется на пути L, значительно превышающим путь наполнения ковша у «обратной и прямой лопаты» (рис. 17):

Рис. 17. Путь наполнения ковша экскаватора «драглайн»

(59)

где L_П – шаг перемещения экскаватора в забое (формула 29), а

 

Выбор автосамосвала

Выбор автосамосвала, как части комплекта машин при производстве земляных работ, базируется на соответствии его параметров (вместимость и высота кузова, грузоподъемность) ранее выбранному экскаватору.

Число циклов экскаватора, необходимых для погрузки, зависит от расстояния транспортирования и принимается в пределах 3…9, оптимально 4…6. Для выбора автосамосвала определяется объем грунта, погруженного за оптимальное число циклов:

(60)

где n – оптимальное число ковшей; q - вместимость ковша экскаватора, м³; K_Н – коэффициент наполнения ковша экскаватора (Приложение 2).

По таблице № 2.7 в Приложении 2 выбирается автосамосвал с учетом коэффициента наполнения его кузова , который должен быть в пределах:

(61)

Тогда:

(62)

Масса грунта G_г в кузове автосамосвала не должна превышать его грузоподъемность G более, чем на 5%:

 

(63)

где K_ВЛ – коэффициент, учитывающий влажность грунта.

Для обеспечения бесперебойной работы экскаватора, являющегося ведущей машиной, необходимо определить потребность в транспортных средствах. При непрерывной работе в транспорт число автосамосвалов определяется по формулам:

(64)

(64а)

где Т_а – время цикла транспортировки грунта автосамосвалом; t_П – продолжительность погрузки; t_м – время установки автосамосвала под погрузку (см. Приложение II).

Зависимость (64) используется при возможности установки машин под погрузку с двух сторон, а (64а) – с одной стороны о экскаватора.

Продолжительность цикла T_а:

(65)

где L_т – дальность транспортировки; v_ср , v'_ср - средняя скорость движения автосамосвала груженого и без груза (Приложение 2).

Порожний автосамосвал перемещается быстрее на 10-20%.

Полученное по формуле (65) количество машин округляется до целого в большую сторону.

Если экскаватор работает одновременно навымет и в транспорт, то число самосвалов:

(66)

где П_Н, П_Т – производительность экскаватора при работе навымет и в транспорт; V_Н,V_Т – объем грунта, разрабатываемого навымет и в транспорт.

Если грунт для обратной засыпки завозится из карьера и продолжительность этой работы на данной стадии проектирования не определена, рассчитывается время завоза:

(67)

 

где Т_ак – время цикла транспортировки грунта из карьера; Т_тр рассчитывается в сменах и округляется в сменах до 0,5 смен.

Организация работы автосамосвалов наглядна на графике их движения (рис. 18).

 

Рис. 18. График движения автосамосвалов