в I положении:
SI = (0,5ч0,8) Pк + Sп max cosб1 - (Gk+Gp) =
(0,8) + 679182,3 •cos300 - (1,6*105+1,5*105) = 278276,7 Н
во II положении:
SII = (0,4-0,6)Pк + Sп max •cosбII =
0,6•109,47+ 679182,3 •cos450 = 480320,1 Н
(составляющие и на загрузку напорного механизма влияния не оказывают);
Sп max=1,25• Sп(р)=1,25• 543345,9 = 679182,3 Н
в III положении:
SIII=Sп max•cosбIII = 679182,3•cos300 = 588189,1 Н.
где бI, бII, бIII - угол между рукоятью и подъемным канатом для соответствующего положения ковша; вIII - угол между рукоятью и горизонталью.
Значения углов б и в находятся геометрическим положением.
Для определения нагрузки двигателя напорного механизма в период копания принимаются наибольшее значение напорного усилия (начало и конец копания). При этом скорость перемещения рукояти принимается равной номинальной скорости механизма напора.
Мощность привода механизма напора на начало копания находится из выражения:
NI = (SI•Vп ном/з)•10-3=(278276,7 • 0,45/0,8)•10-3=156,5 кВт;
где зн - КПД механизма напора (0,75-0,85), принимаем Vп ном=0,45 м/с.
При повороте платформы с груженым ковшом на разгрузку двигатель механизма напора в основном работает в тормозном режиме, преодолевая усилия, создаваемые весами груженого ковша и рукояти, а также составляющей усилия подъема. По аналогии с механизмом подъема скорость перемещения рукояти в данном случае может изменяться от нуля до номинальной величины. Среднее значение скорости перемещения рукояти можно принять в пределах (0,1-0,3) Vп ном.
Мощность двигателя механизма напора за время поворота платформы с груженым ковшом:
NII=(SII•(0,1ч0,3)Vп ном/з )•10-3= (480320,1 • 0,3•0,45/0,8)•10-3=81 кВт
где SII- напорное усилие при выносе груженого ковша на разгрузку, принимаем Vп ном=0,45 м/с.
При повороте платформы с порожним ковшом в забой наиболее вероятной нагрузкой для двигателя механизма напора является нагрузка, создаваемая силами тяжести ковша и рукояти при подъеме их из вертикального положения. Мощность двигателя механизма напора за период поворота платформы с порожним ковшом в забой:
NIII=(Gk+Gp)• Vп ном/з) •10-3=(1,6*105 + 1,5•105)•0,45/0,8)•10-3=174,4 кВт
Средневзвешенная мощность двигателя механизма напора за цикл работы:
Nср=(NI• t1 + NII • t2 + NIII • t3)/Т =
(156,5 •8,6+81 •8,7+174,4 •8,7) / 26 = 137,2 кВт.
где t1, t2, t3,T - соответственно время затрачиваемое одну операцию и полное время всего цикла.
Нагрузочные и скоростные диаграммы механизма напора в периоды копания, поворота груженого ковша на разгрузку и порожнего в забой представлены на (рис 2.6).
Рис 2.6. Нагрузочные и скоростные диаграммы механизма напора в периоды копания
3. Тяговый расчет гусеничного экскаватора
Тяговое усилие гусеничного хода затрачивает преодоление внешних и внутренних сопротивлений
где Sт.max - максимальное тяговое усилие на гусеницах; Wвн- внутренне сопротивление ходового механизма (сопротивление в подшипниках катков и роликов, сопротивление изгибу гусеничных лент на ведущих звездочках и.т.д.); G - сила тяжести экскаватора; Wи - сопротивление инерции при трогании с места.
здесь k - коэффициент, учитывающий инерционные сопротивления ротора двигателя и вращающихся частей редуктора хода (для многодвигательных экскаваторов с приводом гусеничных тележек от индивидуальных двигателей постоянного тока k = 2; для однодвигательных экскаваторов k= 1; V1 - скорость хода экскаватора(1 км/ч = 0.28 м/с), м/с; g - ускорение силы тяжести g = 9,81 м\с2; tp - продолжительность разгона, с (принимают tр = 3c); Wп - сопротивление подъема, возникающее при движении экскаватора на подъем:
где б - угол максимального подъема, преодолеваемого экскаватором (у экскаватора ЭКГ-10 угол равен 12 градусов).
Wг - сопротивление перекатыванию гусениц по грунту:
f2 = (0,08 - 0,12) - коэффициент сопротивления, зависящий от характера грунта (большие значения принимаются для более мягкого грунта); Wв - сопротивления движению от встречного ветра ,Wв=gЧF; g - давление ветра на лобовую поверхность экскаватора (принимаются g = 500 Н/м2); F - площадь лобовой поверхности экскаватора (у ЭКГ-10 ширина поворотной части равна 10.8 м, а высота 11.61 м, площадь будет равна 125.4 м2; Wпэв - сопротивление повороту (в расчет не принимают, т.к. при повороте экскаватора его движение прекращается и поворот производится при заторможенной одной из гусениц).
Wв= gЧF = 500 Ч125.4 = 63кН
где f1 - приведенный коэффициент сопротивлений (f1=0,05);
Мощность привода ходового механизма
где Vx - скорость передвижения экскаватора, м\с; hx - КПД ходового механизма (редуктора).
Заключение
Приведенная методика расчета экскаватора и расчета загрузки основных его механизмов позволяет обосновать тип принимаемого выемочно-погрузочного оборудования для конкретных горно-геологических и горнотехнических условий, произвести построение нагрузочных диаграмм и определить средневзвешенную загрузку приводов механизмов одноковшовых экскаваторов с учетом условий и особенностей их работы.
Таким образом, результаты расчетов свидетельствуют о необходимости разработки мероприятий по улучшению использования, повышению производительности оборудования и совершенствованию его эксплуатации.
Список использованной литературы
1. Страбыкин Н.Н., Чудогашев Е.В., Корякин Б.И. Выбор и расчет одноковшовых экскаваторов: Учеб. пособие. - Иркутск: ИПИ, 1987. - 52 с.
2. Подэрни Р.Ю. Механическое оборудование карьеров: Учеб. для вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство Московского государсвенного горного университета, 2003.-606 с.:ил.
3. Трубецкой К.Н., Потапов М.Г., Виницкий К.Е., Мельников Н.Н. и др. Справочник. Открытые горные работы - М.: Горное бюро, 1994. 590 с.: ил.
Приложение