Вместимость ковша экскаватора

Основными машинами, используемые на земляных работах, являются одноковшовые экскаваторы, производительность которых зависит от конструктивных и технологических факторов, от качественных и количественных закономерностей изменения параметров экскаваторного забоя, от вида рабочего оборудования экскаватора и характера разрабатываемого грунта.

При разработке крупных котлованов, выемок для дорог и каналов, карьеров и т. д., когда грунт транспортируют на расстояния, превышающие возможности рабочего оборудования экскаваторов, применяют комплект машин, которые подбирают с учетом вместимости ковша экскаватора.

Для нормальной работы экскаватора требуется ковш с оптимальной вместимостью. Объем грунта в ковше зависит от объемной массы грунта и коэффициента наполнения ковша (табл. 1).

Коэффициент наполнения ковша КН одноковшовых экскаваторов

Группа грунта	Наименование характерных грунтов	Наибольшее значение КН
I	Супесчаный грунт	0,95-1,02
I	Торф и растительный грунт	1,15-1,23
II	Средний суглинок	1,05-1,12
III	Тяжелый суглинок	1,00-1,18
IV	Глина тяжелая	1,30-1,42
V и VI	Плохо взорванная скальная порода	0,75-0,90

КН — коэффициент наполнения ковша равен отношению объема разрыхленного грунта в ковше и емкости ковша.

Объемная масса равна отношению массы грунта в состоянии естественной влажности к его объему (табл. 2).

               

Наименование и характеристика грунта		Объемная масса разрыхленного грунта γ1, т/м3	Объемная масса в плотном теле, т/м3
Общеземельные ковши	Грунт I категории
	Торф Песок сухой без примесей, а так же с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора в объеме до 10%	1,4	1,6
	Песок сухой без примесей, а так же с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора в объеме до 10%	Песок мокрый	1,57
	Супесок без примесей, а так же с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора в объеме до 10%	—	1,65
	То же с примесью более 10%	—	1,85
	Грунт растительного слоя без корней и примесей Сухой Мокрый	1,33 1,57	—  —
	Суглинок легкий и лессовидный без примесей, а так же с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора в объеме 10%	—  —	1,7 1,75
	Лесс легкий без примесей	—	1,6
	То же с примесью гальки и гравия	—	1,8
	Суглинок мягкий и средний, влажный, без включений	—	1,8
	Грунт II категории
	Сухая глина	1,07	—
	Плотная глина	1,34	1,75
	Суглинок тяжелый с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора в объеме более 10%	1,75	1,9
	Грунт III категории
	Глина мокрая	1,6	—
	Строительный мусор сцементированный	—	1,95
	Грунт IV категории
	Лессовая глина, суглинок с щебнем, лесс отвердевший	—  —	—  1,8
	Мел мягкий	—	1,55
Скальные ковши	Грунт V категории
	Мел плотный	—	1,8
	Крепкий мергель, мягкий трещиноватый скалистый грунт	—	2,2
	Грунт VI категории
	Скальные породы и руда	—	2,3
1γ — объемная масса грунта — это отношение массы грунта при естественной влажности к его объему.

Фактический объем ковша экскаватора принимается как сумма геометрической вместимости ковша (по «воде») и объема «шапки». Геометрическая вместимость ковша является произведением площади внутренней поверхности боковой стенки на расстояние между боковыми стенками. Объем «шапки» определяется значением угла естественного откоса (табл. 3). Угол естественного откоса — угол образованный свободной плоскостью грунта или другого сыпучего материала и горизонтальной плоскостью. Из-за разницы угла естественного откоса для разных материалов фактический объем ковша больше геометрического примерно на 15-30%.

 

Угол естественного откоса, градусов
Материал	сухой	влаж­ный	мокрый
Растительный грунт	40	35	25
Песок:
крупный	30-35	32-40	25-27
средний	28–30	35	25
мелкий	25	30-35	15–20
Суглинок	40-50	35-40	25-30
Глина жирная	40-45	35	12–20
Гравий	35-40	35	30
Торф без корней	40	25	окт.15
Уголь (разрыхленный)	50	40	30
Отвалы экскаваторные:
скальных пород	32-35	30-35	—
песчано-глинистых пород	32-37	30-33	20-25
глинистых пород	35–40	30-40	15–25

В различных системах стандартов при определении вместимости ковша пользуются понятием с «шапкой» с фиксированной величиной угла естественного откоса.

Значение угла естественного откоса в системах стандартов

Стандарт Тип ковша	ISO	JIS	PCSA	SAE	CECE
Обратная лопата	1:1	1:1	1:1	1:1	1:2
Прямая лопата	1:2	1:2	1:2	1:2	1:2

Какой основной критерий вместимости ковша экскаватора?

Основным критерием, определяющим объем ковша, является максимально допустимая нагрузка на конце рукояти обеспечивающая боковую устойчивость экскаватора. Вес ковша с грунтом не должен превышать этого значения.

Учитывая объемную массу грунта, так же принимается во внимание категория, к которой он относится (табл. 2). Вес пустого ковша при эквивалентном объеме для разных категорий грунтов имеет разную величину. Так на тяжелых грунтах (V — VI категорий) применяют ковши скального назначения с меньшим объемом. Обусловлено это тем, что прочность ковша, предназначенного для более легких грунтов (I — IV категорий), недостаточна при использовании на скальных и полускальных грунтах.

Ковши скального назначения имеют больший запас прочности за счет увеличения толщины элементов конструкции, и при сохранении прежнего объема вес ковша будет больше. Вес такого ковша с грунтом может превышать допустимое значение. По этой причине объем скального ковша меньше стандартного (общеземельного). Обратная ситуация по ковшам погрузочным для легких сыпучих материалов. Эти материалы имеют относительно низкую объемную массу, и находятся не в плотном состоянии. Учитывая относительно небольшие нагрузки, ковш имеет увеличенный объем. Выбор толщины элементов ковша также сопряжен с воздействием абразивного износа. Этот фактор может серьезно влиять на выбор толщины некоторых элементов ковша для обеспечения заданного срока службы. По этому, учитывая воздействие от абразивного износа, вес ковша увеличивается, а его вместимость снижается. В целом падает экономическая эффективность работы экскаватора.

На сегодняшний день наиболее эффективным методом защиты от абразивного износа является использование закаленных износостойких сталей. Их применение позволяет значительно снизить толщины тех элементов ковша, которые наиболее подвержены абразивному износу при сохранении требуемого запаса прочности. Хорошим примером является стали марки Hardox SSAB Швеция. Сталь Hardox обладает высокой твердостью, ударной вязкостью и прочностью. Благодаря применению этих сталей можно увеличить объем ковша, не выходя за рамки предельных нагрузок, тем самым поднять экономическую эффективность работ.

www.impulse.su

6. Расчет производительности экскаватора

6.1.Расчет производительности по методике Арсентьева

Арсентьев А.И предложил методику, по которой можно рассчитать производительность экскаватора, которая включает в себя расчет сменной производительности емкости ковша, продолжительность цикла, коэффициенты использования времени, коэффициенты наполнения ковша и разрыхления породы в ковше. Он привел пример расчета, который заключается в следующем:

Расчет сменной производительности экскаватора, Q_см рассчитывается по формулам:

,

где t_ц– продолжительность цикла, с;k_ниk

р– коэффициенты соответственно наполнения ковша и разрыхления породы в ковше;k_и– коэффициент использования времени;Т – продолжительность смены, ч;Е– емкость ковша экскаватора,м³.

Емкость ковша и продолжительность смены обычно известны. Все остальные параметры – величины вероятностные.

Рассчитаем степень влияния параметров в среднем на производительность экскаватора ЭКГ-8И.

Пусть t_ц= 3050 с (среднее 40 с),k_р= 1,21,6 (среднее 1,4),k_и= 0,50,9 (среднее 0,7),Т= 8 ч,Е= 8 м². Тогда средняя производительность в смену составит:

м³/смену,

Результаты расчета влияния разных параметров на производительность экскаватора ЭКГ-8и следующие:

Для расчетов требуется годовая производительность экскаваторов. Нужно знать количество рабочих смен в течение года

N_г. Оно зависит от многих факторов, основные из которых – уровень организации работ и климатические условия. Обычно пользуются нормативными данными, основанными на многолетних наблюдениях. Так, по нормам «Гипроцветмета» для средней полосы России и экскаватора ЭКГ-8 рекомендуется N_г = 740 смен. Тогда в нашем примере средняя годовая производительность экскаватора:

млн м³/год ,

При разбросе данных Q = 16433067 м³/смену годовая производительность Q_г = 1,22,3 млн м³/год.

2. Оценка риска невыполнения суточной производительности экскаватора экг-8и на карьере «Железный»

Исходными данными послужили наблюдения за работой экскаватора в период с 30.06 по 28.09.2014 г приведенные данные в приложении 1, в количестве 232 шт.

Время смены = 8ч;

Емкость ковша – 8м³

; Коэффициент наполнения ковша= 0,91;

Коэффициент использования= 0,7;

Коэффициент разрыхления горной массы = 1,6;

Средняя продолжительность цикла при работе в скальных породах = 32,5с; Количество сменN = 5632ч/год = 704смены

1. Расчет производительности одного ЭКГ-8И составит:

1. Сменная производительность экскаватора приводится по формуле:

,

_см=== 2791м³/см .

2. Следуя методике Арсентьева рассчитываем годовую производительность.

Годовая производительность рассчитывается по формуле:

_год===1965

Согласно инструкции Ковдорского ГОКа коэффициент потери рабочего времени за счет простоя:

= 0,69.

Таким образом, сменная производительность экскаватора в идеале должна быть:

== 1923м³.

Тогда суточная производительность экскаватора:

= 1923∙3 = 5769м³.

2. Построение гистограммы суточной производительности, в зависимости от числа попаданий в интервал:

По построенной гистограмме наблюдается нормальный закон распределения

3. Построим нормальное распределение ̶ плотность вероятности от выработки в сутки:

Как было сказано, по Ковдоскому ГОКу средняя производительность экскаватора за смену:

м³/сут.

studfiles.net

Коэффициент разрыхления горных пород при экскаваторных работах в зависимости от плотности грунта. В ковше, в вагоне, в отвале. Максимально возможные значения коэффициента наполнения ковша экскаваторов для различных пород. Усадка грунта.

ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ: БОНУСЫ ИНЖЕНЕРАМ!: МЫ В СОЦ.СЕТЯХ:

Навигация по справочнику TehTab.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Материалы – свойства, обозначения / / Грунты, земля, песок и другие породы. Показатели разрыхления, усадки и плотности грунтов и пород. Усадка и разрыхление, нагрузки. Углы откоса, отвала. Высоты уступов, отвалов.  / / Коэффициент разрыхления горных пород при экскаваторных работах в зависимости от плотности грунта. В ковше, в вагоне, в отвале. Максимально возможные значения коэффициента наполнения ковша экскаваторов для различных пород. Усадка грунта. Коэффициент разрыхления горных пород при экскаваторных работах в зависимости от плотности грунта. В ковше, в вагоне, в отвале. Максимально возможные значения коэффициента наполнения ковша экскаваторов для различных пород. Усадка грунта. источник: ГОССТРОЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ, СОЮЗДОРПРОЕКТ, Сборник вспомогательных материалов для разработки пособия по рекультивации земель, нарушаемых в процессе разработки карьеров и строительства автомобильных дорог Москва, 2000 Породы Объемный вес породы в плотном теле, т/м3 Коэффициент разрыхления, объемный в ковше экскаватора в вагоне в отвале (насыпи) Легкие 1,5-1,7 1,2 1,15 1,1 Средние 1,8 1,5 1,3 1,15 Тяжелые 1,9-2,8 1,9 1,5 1,25   Таблица. Максимально возможные значения коэффициента наполнения ковша экскаваторов для различных пород. Порода При работе прямой лопатой драглайном Песок и гравий сухие, щебень и хорошо взорванные скальные породы 0,95-1,02 0,80-0,90 Песок и гравий влажные 1,15-1,28 1,10-1,20 Суглинок сухой 1,05-1,12 0,80-1,00 Суглинок влажный 1,20-1,32 1,15-1,25 Глина средняя сухая 1,08-1,18 0,98-1,06 Глина тяжелая сухая 1,00-1,10 0,95-1,00 Глина тяжелая влажная 1,25-1.40 1,10-1,20 Плохо взорванные скальные породы 0,75-0,80 0,55-0,80 ↓Поиск на сайте TehTab.ru – Введите свой запрос в форму

tehtab.ru

Коэффициенты разрыхления горной породы, наполнения ковша экскаватора (погрузчика) и экскавации (по ЕНВ 1989г.)

Таблица V‑8

Категория пород по крепости	Расчетная средняя плотность горной массы, кг/ м³	Коэффициенты
		разрыхления горной массы	наполнения ковша		экскавации
			прямая лопата	драглайн	прямая лопата	драглайн
I	1600	1,15	1,05	1,00	0,91	0,87
II	1800	1,25	1,05	1,00	0,84	0,80
III	2000	1,35	0,95	0,90	0,70	0,67
IV	2500	1,50	0,90	0,85	0,60	0,57
V	3500	1,60	0,90		0,56

 

2.2.4. Коэффициенты разрыхления скальных пород при экскавационных работах для экскаваторов с ковшом вместимостью 5-12,5 м³

Таблица V‑9

Содержание (%) фракций, мм							Коэффициент разрыхления
0-200	200-400	400-600	600-800	800-1000	1000-1200	1200-1400	в ковше экскаватора	в транспортном сосуде
65	17	10	6	2	0	0	1,38	1,27
60	14	6	14	1	2	3	1,44	1,28
55	14	5	8	8	2	8	1,49	1,30
60	5	11	4	4	6	10	1,53	1,40
38	15	3	6	16	6	16	1,63	1,41
40	10	11	5	19	2	13	1,66	1,44
35	11	6	12	9	12	15	1,71	1,46
30	9	11	8	12	9	21	1,79	1,45
19	11	11	6	17	11	25	1,93	1,50
14	7	4	15	14	17	29	1,98	1,60

 

2.2.5. Коэффициенты разрыхления скальных пород при экскавационных работах для экскаваторов с ковшом вместимостью более 20м³

Таблица V‑10

Содержание (%) фракций, мм							Коэффициент разрыхления
0-250	250-500	500-750	750-1000	1000-1250	1250-1500	1500-1800	в ковше экскаватора *	в транспортном сосуде*
65	17	10	6	2	0	0	1,27 – 1,38	1,25 – 1,27
60	14	6	14	1	2	3	1,28 – 1,44	1,25 – 1,28
50	14	5	8	8	2	8	1,33 – 1,49	1,28 – 1,30
60	5	11	4	4	6	10	­1,42 – 1,53	1,33 – 1,40
38	15	3	8	16	6	16	1,48 – 1,63	1,33 – 1,41
40	10	11	5	19	2	13	1,52 – 1,66	1,35 – 1,44
35	11	6	12	9	12	15	1,54 – 1,71	1,35 – 1,46
30	9	11	8	12	9	21	1,59 – 1,79	1,35 – 1,45
19	11	11	6	17	11	25	1,72 – 1,93	1,42 – 1,50
14	7	4	15	14	17	29	1,76 – 1,98	1,50 – 1,60

 

2.2.6. Коэффициенты заполнения ковша**

Таблица V‑11

Разрыхленный материал	Коэффициент заполнения %
Смесь влажных сыпучих материалов	95-100
Однородный сыпучий материал до 3мм	95-100
3-9мм	90-95
12-20мм	85-90
24мм и более	85-90
Взорванная скальная порода:
сильно измельченная	80-95
средне измельченная	75-90
слабо измельченная	60-75
Прочие:
Скальная порода	100-120
Влажный суглинок	100-110
Грунт, валуны, корни	80-100
Сцементированный материал	85-95

 

Угол естественного откоса и естественная плотность складирования материалов (насыпные веса сыпучих и кусковых материалов)

Таблица V‑12

Материал	Естественная плотность, кг/м³	Угол естественного откоса
		Градусы	Отношение
Уголь мелкий	750	30 – 45	1,7:1 – 1,0:1
Уголь бурый	650 – 780	35 – 50	1,4:1 – 0,9:1
Кокс	350 – 450	35 – 50	1,4:1 – 1,0:1
Руда	1700 – 3500	30 – 45	1,7:1 – 1,0:1
Земля	600 – 1200	30 – 45	1,7:1 – 1,0:1
Глина	900 – 2400	30 – 45	1,7:1 – 1,0:1
Песок	1600 –2100	30 – 45	1,7:1 – 1,0:1
Мергель	1250	30 – 45	1,7:1 – 1,0:1
Щебень	1300 – 1600	30 – 45	1,7:1 – 1,0:1

 

 

Соотношение коэффициентов «набухание – пористость – коэффициенты загрузки»

Таблица V‑13

Набухание (%)	Пористость (%)	Коэффициент загрузки
5	4,8	0,952
10	9,1	0,909
15	13,0	0,870
20	16,7	0,833
25	20,0	0,800
30	23,1	0,769
35	25,9	0,741
40	28,6	0,714
45	31,0	0,690
50	33,3	0,667
55	35,5	0,445
60	37,5	0,625
65	39,4	0,606
70	41,2	0,588
75	42,9	0,571
80	44,4	0,556
85	45,9	0,541
90	47,4	0,526
95	48,7	0,513
100	50,0	0,500

 

Раздел.3. Дорожно-транспортные факторы

Автодороги и их классификация

Эффективность использования карьерного автотранспорта в значительной мере зависит от дорожных условий. Тип покрытия дороги и ее геометрические параметры (ширина проезжей части, уклон и т.д.) определяют не только безопасность движения автомобилей, но и возможность их движения с максимальным использованием тяговых и динамических качеств.

Схемы дорог и движение автотранспорта определяются условиями разработки месторождения, направлением и расстоянием транспортирования вскрышных пород и полезных ископаемых. Трасса вскрывающих выработок в плане, обеспечивающая транспортную связь вскрышных и добывающих уступов с технологическим комплексом на поверхности, представлена в виде прямых, спиральных, петлевых и комбинированных съездов. Трасса в профиле состоит из подъемов (уклонов), горизонтальных участков, радиусов сопряжения наклонных и горизонтальных участков.

 

Рисунок V‑1. Схемы движения автотранспорта

 

Наибольший подъем, на котором конкретный вид транспорта в грузовом направлении движется со скоростью, соответствующей установившемуся движению, называют руководящим.

При выборе руководящего (расчетного) уклона учитывается глубина карьера, интенсивность движения, тяговые свойства автотранспорта, климатические особенности района. Большие уклоны позволяют сократить объемы горных работ, однако при этом снижается скорость движения автомобилей.

Рациональное расстояние транспортирования при автотранспорте, как правило, не превышает 3- 4 км. Уклоны автодорог составляют – 4 – 6° (70 –100 ‰). Радиусы поворота на дорогах – 40 – 50 м. Глубина карьеров 200 – 300 м. В случаях, когда участки дорог с предельным значением уклонов являются затяжными, через каждые 600 м устраивают участки длинной на менее 50 м с уклоном не более 20‰. При совпадении подъема с кривой продольный профиль смягчают, при радиусах 50 – 60 м – на 15 – 20 %.

Проектирование и строительство автодорог всех типов производятся в соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП 2.05.07-85).

studopedia.net

1.2.1. Определение размеров забоя и выбор экскаватора

Экскаваторы с обратной лопатой часто применяют для рытья котлованов глубиной до 4 м. Грунт в этих случаях разрабатывают в отвал или грузят в транспортные средства.

рис. 1.2

; ;;

Высота отвала грунта при угле естественного откоса 45 ^О:

(1.4)

где – ширина котлована по низу

– ширина котлована по верху

– коэффициент первоначального разрыхления грунта в ковше экскаватора.

(1.5)

; (1.6)

(1.7)

м

(1.8)

Технические характеристики экскаватора ЭО-5122

Объём ковша 0,65 м³

Высота оси крепления шарнира стрелы: 2,02 м

Радиус копания: 11,3 м

Радиус выгрузки: 9,1 м

Высота выгрузки: 5,79 м

Экскаватор ЭО-5122 удовлетворяет условию, следовательно, выбираем экскаватор ЭО-5122.

1.2.2. Выбор автотранспортных средств для перевозки грунта.

Определяем объём грунта в ковше экскаватора:

(1.9)

где V_K – объём ковша;

– коэффициент наполнения ковша;

_.– коэффициент первоначального разрыхления грунта;

м³

Определяем массу грунта в ковше:

(1.10)

где – плотность грунта, 1700 кг/м³ =

Определим количество ковшей экскаватора, вмещаемое в транспортное средство (самосвал

КамАЗ-5511):

(1.11)

где П – грузоподъёмность самосвала, 10т.

Определяем объём грунта загружаемый в транспортное средство:

(1.12)

Определим время погрузки грунта в транспортное средство:

(1.13)

где – норма машинного времени для погрузки 100м³ в транспорт.

Определяем время цикла:

(1.14)

где – время разгрузки, 1-2 мин.

– время маневрирования перед погрузкой или разгрузкой, 2-3 мин.

– средняя скорость самосвала в загруженном состоянии, 25 км/ч

– средняя скорость самосвала в порожнем состоянии, 30 км/ч

L – расстояние транспортирования грунта, 6 км

Требуемое число самосвалов:

(1.15)

Объем грунта для обратной засыпки:

(1.16)

где – объем фундаментов, м³; – объем подготовки под фундаменты, м³.

,

Объем грунта, разрабатываемый экскаватором в транспорт:

(1.17)

Объем грунта при зачистке котлована:

(1.18)

где -объем недобранного экскаватором грунта

,

Объем грунта, разрабатываемый экскаватором в отвал:

(1.19)

(1.20)

(1.21)

где – норма машинного времени для погрузки 100м³ в отвал.

(1.22)

где поправочный коэффициент.

Требуемое транспортных единиц для отвозки грунта от экскаватора, работающего попеременно в отвал и в транспорт.

(1.23)

самосвал.

studfiles.net

ЛПЗ №8 « Определение производительности экскаватора».

На примере изучить нагрузки, действующие на рабочее оборудование экскаватора. Изучить методику определения производительности. Учебник. Барсов И.П «Строительные машины и оборудование», стр.285-289.

 

Схема нагрузок, действующих на рабочее оборудование обратной лопаты экскаватора с гидроприводом

Производительность одноковшовых экскаваторов зависит от многих факторов: конструкции машины, времени рабочего цикла, являющихся базовой характеристикой экскаватора, состояния и качества грунта и забоя, уровня организации производства земельных работ, квалификации машиниста и др.

Часовую теоретическую производительность одноковшового экскаватора (м³/ч) определяют по формуле

где q – геометрический объем ковша, м³; n – конструктивно-расчетное число рабочих циклов за 1 ч работы, n = 3600/t_ц – теоретическая (расчетная) продолжительность рабочего цикла, включая копание, поворот для выгрузки ковша, выгрузку, поворот в забой и опускание ковша, с, t_ц=15 с для малых и до 60 с для больших экскаваторов.

Техническая производительность экскаватора учитывает коэффициент наполнения ковша, влияние разрыхления грунта и продолжительности цикла.

Для определения технической производительности экскаватора П_т используют формулу

Где n – число циклов за 1 ч работы, n=3б00|t_ц; t_n – продолжительность цикла по хронометражным наблюдениям, с; k_H – коэффициент наполнения ковша грунтом; k_P – коэффициент разрыхления грунта.

Коэффициент наполнения ковша прямой лопаты в зависимости от группы грунта и его состояния принимают k_н -1,05… 1,2, для драглайна k_н = 0,9…1,15.

Эксплуатационная производительность экскаватора П_э определяется с учетом потерь времени, нарушающих непрерывность его работы, по формуле

где k_н – коэффициент использования машины по времени, k_a =0,85…0,95, k_y – коэффициент влияния качества системы управления машины и квалификации машиниста. Этот коэффициент при средней квалификации машиниста экскаватора может быть принят: для ручного управления k_у = 0,81; для управления с помощью сервомеханизмов k_у 0,86, для мощных машин k_у 0,98.

Средняя эксплуатационная годовая производительность одноковшовых экскаваторов в зависимости от климатических и других условий работы колеблется от 100 тыс. до 200 тыс. м³ и более в год на 1 м³ объема ковша.

Занятие № 26.

Похожие статьи:

poznayka.org