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 ЕНиР 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_в – коэффициент использования экскаватора по времени в смену; при разработке навымет К_в = 0,9; при работе в транспорт с погрузкой на одну сторону К_в = 0,83; на две стороны К_в = 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^* – необходимый путь наполнения ковша в забое; b_к – ширина ковша (см. рис. 16).

 

 

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

 

Возможная толщина стружки определяется из зависимости

 

                              (56)

 

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

для гидравлических экскаваторов

 

 

для механических экскаваторов

 

 

для драглайна

 

где S₀ – усилие на зубьях (режущей кромке) ковша из приложения 2; P₀ – сопротивление грунта копанию; К_уд – удельное сопротивление грунта копанию (приложение 2).

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)

 

 

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 (формулы 29, 40, 50), 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 загрузки автосамосвала, зависит от расстояния транспортирования и принимается в пределах 3-9 шт., оптимально 4-6 шт. 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 табл. 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 2).

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

Продолжительность цикла автосамосвала T_а:

 

                   (65)

 

где  L_т – дальность транспортировки; V_ср – средняя скорость движения автосамосвала груженого и без груза (Приложение 2). Порожний автосамосвал перемещается быстрее на 10-20%.

Полученное по формуле (64) количество машин округляется до целого числа 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 большую сторону до 0,5 смены.

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

 

 

Рис. 18. График движения автосамосвалов