Производительность экскаваторов: расчёт, формулы, пути повышения

Теоретическая производительность экскаватора Q

Теоретическая производительность экскаватора Q (м3/ч) определяется количеством горной массы в тоннах или кубических метрах, которое может быть выработано в единицу времени (обычно за 1 ч) при непрерывной работе экскаватора.

Условия работы принимают для различных машин предположительно одинаковыми, коэффициенты k_н (наполнения ковша) и k_р (разрыхления породы) — равными единице.

При расчете теоретической производительности одноковшовых экскаваторов одинаковый угол поворота мехлопат на выгрузку принимается 90°, драглайнов — 135°, скорости рабочих движений и удельные сопротивления породы копанию — одинаковыми.

При расчете же Q многоковшовых экскаваторов расчет ведется по числу ковшей, разгружаемых за минуту при номинальном режиме (скорости резания) и указанных выше условиях наполнения ковшей (k_н= k_р=1).

Теоретическая производительность экскаватора по рыхлой массе

где

• Е — вместимость ковша, м³;
• n_z — число ковшей, разгружаемых в 1 мин.

Для многоковшовых экскаваторов n_z указывается в технической характеристике, для одноковшовых экскаваторов в технической характеристике указывается длительность цикла гц„ а величина n_z рассчитывается по формуле

n_z = 60 t ^-1_Ц

Техническая производительность

Техническая производительность Q_T (м3/ч) экскаватора рассчитывается с учетом конкретных условий работы:

• категорий пород,
• коэффициентов разрыхления породы k_р,
• наполнения ковша k_н при непрерывной работе,
• с учетом перерывов в работе, неизбежных для данного типа экскаватора.

Так, например, перерывы в работе одноковшового экскаватора происходят при его передвижении, роторного — при изменении направления поворота стрелы и передвижении при подходе к забою.

где

• k_н = 0,8 — 1,1— коэффициент наполнения ковша;
• k_р = 1 — 1,5 — коэффициент разрыхления породы;
• t_р — продолжительность непрерывной работы экскаватора с одного места установки или при одном направлении движения рабочего органа (для многоковшовых экскаваторов);
• t_п — продолжительность одной передвижки (для одноковшовых экскаваторов) или перемены направления движения рабочего органа (для многоковшовых экскаваторов);
• k_ЭК = k_н/k_р — коэффициент экскавации.

Эксплуатационная производительность Q_э (м3/смену) характеризует фактический объем горной массы, отработанной экскаватором за определенный период его эксплуатации.

Определяется с учетом неизбежных организационных, технологических простоев (учитываются потери времени на приемку смены и осмотр машины, на проведение ежесменного технического обслуживания, замену подвижного состава) и простоев, связанных с ликвидацией отказов оборудования экскаватора.

Сменная эксплуатационная производительность

где

• t_c — продолжительность рабочей смены, ч;
• k_В — коэффициент использования экскаватора во времени.

Для экскаваторов, работающих с погрузкой в железнодорожные вагоны, — кв=0,55-0,8;

с погрузкой в автосамосвалы, на конвейеры и в отвал — к =0,8 — 0,9.

Пути повышения производительности экскаваторов

Заполнение ковша породой одноковшовых экскаваторов — наиболее ответственная операция рабочего цикла (30-40% по времени), и сокращение продолжительности этого процесса достигается правильным выбором толщины стружки, места заполнения ковша и применением ряда других приемов.

Машинист одноковшовых экскаваторов в течение одного цикла выполняет 12—18 операций, совершая до 90 движений в 1 мин. Ручное управление экскаватором при мгновенных изменениях условий работы затрудняет эффективное выполнение процесса.

Продолжительность рабочего цикла одноковшового экскаватора может быть сокращена и, следовательно, увеличена его производительность при автоматизации процесса управления. Поэтому в настоящее время ведутся работы по созданию комбинированных систем управления, сочетающих преимущества управления человеком-оператором и микропроцессором.

Более приспособлены к автоматизации рабочих процессов машины непрерывного действия — многоковшовые экскаваторы.

Управление процессом копания при работе роторного экскаватора осуществляется за счет изменения скорости боковой подачи рабочего органа — ротора.

Цель автоматизации процесса копания — получение максимальной производительности, возможной в конкретных горно-геологических условиях. Эффективное управление процессом сводится к стабилизации одного из показателей процесса — нагрузки рабочего органа экскаватора или производительности по массе или объему.

Любой из этих показателей может оказаться ограничивающим, что зависит от свойств экскавируемой горной массы, климатических условий, состояния оборудования и других факторов, определяющих уровень стабилизации процесса.

Ряд систем стабилизации загрузки ротора внедрен на экскаваторах ЭРГ400, ЭР-1250 и др. Во всех случаях было достигнуто повышение производительности экскаваторов на 10—30%, уменьшение размахов колебаний мощности и производительности от их среднего значения на 25— 40% и снижение утомляемости машиниста.