Министерство  образования Российской Федерации

Магнитогорский  государственный технический университет  им. Г.И. Носова 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Кафедра  открытой разработки месторождений  полезных ископаемых

Факультет горных технологий и транспорта  
 
 
 
 

Курсовая работа

  Расчет и выбор   выемочно-погрузочных  машин открытых  горных работ    
 
 
 
 
 
 

Проверил: доктор технических наук.  Першин Г. Д.

выполнил: студент гр. ГВ-07  Гуревич В. Л. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Магнитогорск

2010

Содержание

 
 

 

Задание для расчета

Вариант № 2 

Горные породы:                                               известняк

Плотность, т/м³:                                                    1,4-1,6

Коэффициент крепости:                                        2-6

Годовая производительность карьера, млн.м³:      24

 

Введение

    Выбор наиболее эффективного типа экскаватора  для конкретных условий  карьера  и расчет его максимально возможной  производительности при экскавации пород или полезного ископаемого  с решением вопроса о целесообразности установки  на машину того или иного сменного ковша при максимально допустимом для данных условий коэффициенте  его наполнения  производится в следующем порядке:

    -выбираются  в зависимости от заданной  высоты уступа  в карьере соответствующие  типы экскаваторов;

    -определяются емкости ковшей, допускаемые по конструкции для каждого типа машины;

    -производится  расчет средневзвешенных мощностей  приводов экскаваторов для каждого  типа ковша при максимально  допустимых значениях коэффициентов  их наполнения;

    -определяется  максимально возможная производительность экскаваторов при различных паспортных емкостях ковшей и максимально допустимых коэффициентов их наполнения;

    -по  результатам расчетов выбирается  наиболее эффективный для данных  горных условий  тип экскаватора.

 

    Выбор типа экскаваторов для заданных условий

    Критериями  выбора выемочно-погрузочной машины являются категория породы, производительность карьера и система разработки и технологии ведения горных работ.

    Выбор экскаватора производим исходя из производительности карьера.

    Для карьера с годовой производительностью 24 млн.м³,по табл.1, рекомендуется использовать экскаваторы с емкостью ковша 12,5м³.

    Таким образом, по исходным данным  годовой  производительности и емкости ковша  экскаватора по табл.  выбирается тип карьерного экскаватора: ЭКГ-12,5.

 

Техническая характеристика Экскаватора  ЭКГ-12,5

    Таблица 1

Определение производительности экскаватора

    Теоретическая производительность экскаватора - количество горной массы, которое может быть переработано  в единицу  времени  при непрерывной его работе.

    

 

где Е- емкость  установленного на экскаваторе ковша(сменного или стандартного),м³;

      t_ц- продолжительность цикла работы машины ,с

 м³

    Техническая производительность- это максимальная производительность данного экскаватора при его непрерывной работе в данном  забое за единицу времени.

где К_н - коэффициент наполнения ковша;

      К_р - коэффициент разрыхления горной породы;

      t_р - длительность непрерывной работы экскаватора;

       t_п – длительность передвижки экскаватора.

 м³/ч

         Эксплуатационная производительность- это действительный объем горной  массы, переработанный экскаватором  за определенный период эксплуатации.

где Т_см – длительность смены, ч;

      К_и -  коэффициент использования экскаватора за время работы.

 м³/см

 

Определение усилий в рабочих  механизмах экскаватора, необходимых для  расчета средневзвешенной мощности двигателей

       Положение 1 - начало капания. Условно принимается, что ковш загружен, а лебедка отключена.

 Усилие втягивания  вертикальной рукояти  в напорном  механизме:  

где G_к+г – масса ковша с грузом, кг;

 где G_р – масса рукояти, кг;

       G_к – масса ковша с коромыслом и подвеской, кг;

       К_Т – коэффициент тары ковша с подвеской;

      - плотность породы в целике, кг/м³;

      К_н – коэффициент наполнения ковша;

    - коэффициент, зависящий от конструкции рукояти.

     К_р – коэффициент разрыхления породы;

     К_рук – коэффициент, характеризующий удельную массу рукояти;

     b_г – длина рукояти;

Масса рукояти  равна:

кг  
Масса ковша с коромыслом и подвеской равна:

 кг

Масса ковша  с грузом   кг

Тогда 

       Положение 2- копание грунта. Принимается, что выдвинутая рукоять горизонтальна, подъемный канат занимает вертикальное положение по отношению к рукояти, ковш полностью загружен.

Усилие на подъемном  канате:

где r_n, r₀₁, r_к+г и r_р – плечи действия соответствующих сил;

 Р₀₁ – реакция забоя на зубьях ковша при копании.

Величина выдвижения рукояти в положение 2:

где L – длина стрелы, м;

a – размер ковша(ширина),м;

- угол установки стрелы, град;

d_б – диаметр головного блока стрелы, м.

Размер ковша:   

Получим:    

Плечи действия соответствующих сил:

Величина выдвижения рукояти:

Тогда   

Реакция забоя:   

где Н – высота оси напорного вала рукояти, м;

 

где h – высота оси пяты от почвы, м

Тогда:  Н

Напорное усилие рукояти в положении 2:

где А - коэффициент, зависящий от удельного сопротивления  пород копанию = 0,5.

Н

Тогда усилие на подъемном канате:

Н

         Положение 3 – конец копания. В этом случае рукоять горизонтальна и полностью выдвинута вперед,  ковш полностью заполнен.

Сила копания  в этом положении:

где r_n2, r₀₁₂, r_к+г2 и r_р2 – плечи действия соответствующих сил, м;

     b – величина выдвижения рукояти, м;

   - угол между подъемным канатом и горизонтальной рукоятью в конце копания, когда рукоять выдвинута вперед, град.

Плечи действия соответствующих сил:

Величина выдвижения рукояти: 

Рассчитаем:  

и  

Тогда:

Н

Усилие: 

Получим:

 Н

Максимальное  усилие в подъемном канате:

Н

Напорное усилие в положении 3:

    где Р₀₂₂ – сила отпора грунта, Н 

Получим:  Н

и   Н

         Положение 4 – вынос груженого ковша на полном вылете рукояти и на максимальной высоте.

Усилие подъема, Н: 

где

    - угол между подъемным канатом и максимально поднятой рукоятью, град.