В параграфе 7.6 «Производительность экскаваторов» дан общий подход к определению оптимальных параметров забоев экскаваторов различных типов.
Критерием оптимизации предлагается выбрать эксплуатационную производительность экскаватора.
Расчет производительности возможно вести: а) обычным подходом с обобщенным Кв (см. § 7.6) и б) более подробно, с расчетом Кв отдельно по каждой операции. Последний вариант и излагается ниже.
Рассматриваем работу экскаватора «прямая лопата» в боковом ярусном забое при погрузке грунта на самосвалы. Здесь одним из основных технологических параметров является ширина забоя, которая и влияет на производительность. При этом существует оптимальная ширина забоя, отклонение от которой как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения ведет к снижению производительности экскаватора.
Например, уменьшение ширины забоя по сравнению с оптимальной приводит к уменьшению объема грунта, разрабатываемого с одной позиции (стоянки) экскаватора. Это, в свою очередь, потребует большей частоты передвижения экскаватора и, соответственно, большего общего времени на их осуществление, снижая тем самым коэффициент использования рабочего времени и эксплуатационную производительность экскаватора.
Завышение же ширины забоя приводит к увеличению осредненного угла поворота стрелы экскаватора из забоя на разгрузку. Это увеличивает продолжительность рабочего цикла и, соответственно, снижает техническую и эксплуатационную производительность экскаватора.
Отыскание оптимальной ширины забоя, обеспечивающей максимум производительности, и является целью приведенного решения.
Расчетная схема забоя с основными размерами представлена на рис. 1: в плане и в разрезе. Здесь :
0 - ось забоя, проходящая по середине его подошвы;
ЦЗ - центр тяжести точек выхода ковша из забоя;
Ц - ось, проходящая через центры забоев (ЦЗ);
Э - ось экскаваторного хода;
Т - ось хода транспортных средств;
ЦТ - центр тяжести точек разгрузки ковша в транспортное средство (или в отвал).
Техническую часовую производительность экскаватора запишем в виде:
Пт=Qц/Тц, (1)
где Qц - объем грунта в ковше, приведенный к естественной плотности в
выемке;
Тц - продолжительность цикла экскаватора.
Рис.1
Эксплуатационная производительность будет
Пэ=Пт*Кв . (1а)
Здесь введем выражение:
Кв= Км* Кп* Крв* Кв´ |
, (1б)
где Км - коэффициент использования экскаватора во времени, учитывающий
перерывы в подаче автосамосвалов и время их маневрирования при
установке под погрузку;
Кп – то же, коэффициент, учитывающий потери времени на передвижки
экскаватора вдоль забоя;
Крв – коэффициент, учитывающий потери времени на концевые
развороты экскаватора (сюда же относятся и приведенные потери
времени, связанные со снижением производительности экскаватора
при начальной врезке в следующую ленту забоя),
Кв´ – коэффициент, учитывающий прочие потери времени.
(2)
при условии:
,
где Тм - время на маневрирование (0,5-2 мин) и перерывы в подаче самосвала под погрузку.
(2а)
при условии:
,
где Тп - время, затрачиваемое на одну передвижку экскаватора вдоль забоя
(1-4 мин).
Объем грунта, разрабатываемый с одной стоянки экскаватора,
Vп=lп*H*B,
где lп - длина (шаг) передвижки экскаватора;
B – ширина забоя;
H - высота забоя.
, (3)
, (3)
где R – средний расчетный радиус резания при заборе грунта;
β - средний расчетный угол поворота экскаватора на выгрузку в радианах
(измеряется между направлениями на центр тяжести точек выхода
ковша из забоя (ЦЗ) и на центр тяжести точек выгрузки грунта из
ковша (ЦВ)).
α=α0+αт, (3а)
где α0- эксцентриситет забоя (расстояние ЦЗ от оси 0 забоя);
αт - расстояние от границы забоя до оси транспортного хода.
Продолжительность цикла представим в виде:
|
. |
. (4а)
при условии:
и ,
где Vл - объем снимаемой экскаватором ленты грунта
(4б)
Здесь Трв - время, затрачиваемое на один концевой разворот экскаватора
(4-7 мин);
Lл - длина ленты грунта, разрабатываемой экскаватором (или длина
одной проходки экскаватора), равная длине карьера. В первом
приближении можно принятьКрв=1,0. Далее
и , (4в)
где вт - ширина транспортного средства;
∆αТ - запас ширины, равный 0,5-1,0м;
α - угол откоса элемента забоя (45º -75º при переходе от сыпучих грунтов
к связным).
Ниже приведены справочные эмпирические зависимости:
,с;
, с∕рад; (5)
;
,м;
;
.
ЗдесьКтр-коэффициент трудности разработки грунта, зависящий от
его группы (для 1У гр.- 1,0, для гр. 1-У1 - 0.55-1,6);
Мэ - масса экскаватора, т;
Rр - максимальный радиус резания,м;
ηн. в -относительная высота забоя (равна 1 -1,2 при возрастании
группы грунта по трудности разработки);
Нн. в - высота напорного вала на стреле экскаватора;
Rв - максимальный радиус выгрузки.
Из геометрических соотношений имеем предельные величины для ширины забоя (теоретический максимум и технологический минимум).
, (6)
, (6а)
где Rст - максимальный радиус резания грунта на уровне стоянки
экскаватора.
При малых В рекомендуется проверить, не касается ли платформа экскаватора откосов забоя. Проверка легко выполняется графически на плане забоя или по условию
, (6б)
где rхв - радиус хвостовой части экскаватора.
Абсолютная максимальная ширина забоя (физический максимум) и еетехнологический максимум
,
, (6в)
где Rв - максимальный радиус выгрузки.
Задавая ряд величин βi , находят соответствующие им производительности Пiэ и строят график функции Пэ=f(β , В), представленный на рис.2, по которому находят оптимальный угол поворота экскаватора βопт, соответствующий максимуму эксплуатационной производительности Пэmax. По величине βопт находят остальные технологические параметры, в том числе оптимальную ширину забоя Вопт и уточняют расчетом величину Пэmax.
Эта производительность может служить основой для уточнения: необходимого количества экскаваторов, проектного потока грунта, а также срока строительства (путём обратного перерасчёта).
Отметим, что здесь повышение производительности достигается без каких-либо дополнительных затрат, лишь изменением геометрических параметров технологического процесса.
Рис.2
Дата добавления: 2021-05-28; просмотров: 377;