Механическое оборудование карьеров (стр. 2 из 3)
=31,1∙104+15,35∙104+9,8∙104=61,1∙104 Н
принимаем sin450=0,7 ;cos450=0,7
Предельный угол откоса α принимается равным для:
легких грунтов – 45-500;
средних – 45-400;
тяжелых – 30-350.
Максимальное расчетное значение силы тяги при многомоторном приводе постоянного тока:
Sт max=Sт(к)/(0,7-0,8)= 61,1∙104/0,7=87,2∙104 Н
Запас прочности тягового канала для экскаваторов малой и средней мощности принимается равным 3,75-4,0; для экскаваторов большой мощности – 4,25-4,75.
Соотношение диаметров тягового барабана Дб.т. и диаметра каната αк.т. следующее:
для экскаваторов малой и средней мощности.
для экскаваторов большой мощности.
Усилия в подъемном канате для экскаваторов с многомоторным приводом постоянного тока.
при отрыве груженого ковша от забоя:
=1,5∙33,9∙104=50,85∙104 Нпри подъеме груженого ковша:
Sп= Gк+г+ Gкан=33,9∙104+421,8∙104=455,7∙104 Н
где Gкан – сила тяжести каната длиною от ковша, расположенного на забое, до головных блоков стрелы (Gкан= 421,8×104Н, диаметр 41мм) [3].
По аналогии с тяговым механизмом определятся запаса прочности подъема каната:
k = Sк.разр/Sп.max = 1000/6510 = 0,15 кН.
где Sк.разр - суммарное разрывное усилие проволок подъемного каната, (Sк.разр= 1000 кН) [3], Sп.max – максимальное усилие подъема.
Sп.max=Sп/0,7-0,8 = 455,7∙104 /0,7 = 651∙104 Н.
При определении загрузки двигателя механизма тяги в период копания скорость передвижения коша драглайна принимается равной номинальной. Мощность двигателя тяговой лебедки при копании:
Nт(k) = Sn(k)Vт.ном/1020∙ηт=61.1∙104∙1/1020∙0.6=998.3кBт
где ηт КПД тягового механизма, ηт =ηб ×ηрад. (здесь ηб – КПД блоков и барабана; ηрад – КПД редуктора тяговой лебедки).
При повороте платформы драглайна с груженным ковшом на разгрузку на тяговый канат действует две силы: сила, равная примерно половине веса груженого ковша, которая удерживает ковш в горизонтальном положении, и центростремительная сила , который удерживает ковш на траектории движения вокруг оси вращения платформы и направлена вдоль тягового каната:
Sт(p) = ( Gк+г)/2) + Рu.cтр = ( Gк+г)/2) + (Gк+г ω2 rк+г/g) = (33.9∙104/2) +
( 33.9∙104∙(2∙3.14∙1) 2∙66.5)/9.81=9079.8∙104 Н.
где ω – угловая частота вращения платформы драглайна(ω = 2πv); rк+г – радиус вращения груженого ковша относительно оси поворотной платформы (rк+г =66,5м, [4]); g – ускорение силы земного притяжения.
В период поворота платформы с груженным ковшом на разгрузку используется режим ослабления поля возбуждения тяговых двигателей, тем
самым достигается увеличение скорости тягового каната на 10 – 20 %. Загрузка двигателя механизма тяги.
Nт(p) = (Sт(p) ∙(1.1-1.2) ∙ Vт.ном)/1020∙ ηт=(9079.8∙104∙1.1∙1)/1020∙0,6=163кВт
При повороте платформы с порожним ковшом в забой
Nт(s) = (Sт(s) ∙(1.1-1.2) ∙ Vт.ном)/1020∙ ηт=(3080.2∙104∙1.1∙1)/1020∙0,6=55.3кBт
где
Sт(s) =(Gk/2)+( Gk ω2 rк+г)/g=(11.5∙104/2)+(11.5∙(2∙3.14∙1) 2∙66.5)/9.81=3080.2∙104 Н.
Средневзвешенная мощность двигателя механизма тяги драглайна:
Nт.св=(Nт(к)∙tк+Nт(p) ∙t р+ Nт(s) ∙t з)/ Tц=(998,3∙15,75+163∙18,375+55.3∙18,375)/52.5=
=375,8кВт
Диаграмма разгрузки механизма тяги драглайна в период копания, поворота груженого ковша на разгрузки и порожнего в забой представлен на (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Диаграмма разгрузки механизма тяги драглайна в период копания
Во время копания двигатель механизма подъема драглайна не загружен. При отрыве ковша от забоя, которое продолжается 2-3 с, усилие в подъемном канате наибольшее (S’п). частота вращения якоря подъемного двигателя при этом близка к номинальной.
Мощность подъемного двигателя в момент отрыва ковша от забоя:
Nпд=(К∙Sпд∙Vпд)/(1020∙η)=(1∙5085∙104∙2)/(1020∙0.8)=1246кВт
Sпд=(1,5-1,7) Gк+г=1,5∙33,9∙104=50,85∙104 Н
При дальнейшем подъеме ковша с грунтом и повороте его месту разгрузки подъем осуществляется с номинальной скоростью. Мощность двигателя подъемного механизма за время поворота платформы к месту разгрузки
Nп(р)=( Кр∙Sп∙Vп.ном)/(1020∙ ηп)=(1∙33,9∙104∙1).(1020∙0,6)=553кВт.
При повороте платформы в забой спуск ковша осуществляется в режиме ослабления поля возбуждения двигателя при скорости на 10 – 20% выше номинальной скорости подъема ковша. Усилие в подъемном канате
S˝п= Gк=11.5
Мощность двигателя механизма подъема
Nп(s)=( S˝п∙(1,1-1,2) ∙Vт.ном)/1020∙ ηп=(11.5∙104∙1.2∙1)/(1020∙0.6)=225,4 кВт
Средневзвешенное значение мощности двигателя механизма подъема драглайна
Nп.св=(Nпд∙tк+Nп(р)∙tр+Nп(s)∙tз)/Tц=(1246∙15.75+553∙18.375+225,4∙18.375)/52.5=646 кВт
Диаграммы загрузки механизма подъема драглайна в период копания, отрыва ковша от забоя, поворота груженого ковша на разгрузке и порожнего в забой представлен на (рис.2.3).
Рис.2.3. Диаграммы загрузки механизма подъема драглайна в период копания
2.2 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.); f1 – приведенный коэффициент сопротивлений (f1=0,05);
G – сила тяжести экскаватора; Wи – сопротивление инерции при трогании с места
G=Е*g=550*9.81=5395
Wи=(k∙G∙Vk)/(E∙tp)=(1∙5395∙0.5)/11∙3=81.7 кH
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; Vк – скорость хода экскаватора, м\с; g – ускорение силы тяжести g = 9,81 м\с2; tp – продолжительность разгона, (принимают tр = 3c); Wп – сопротивление подъема, возникающее при движении экскаватора на подъем:
Wп=G∙sinα=5395∙0.2=1079 кН
где α – угол максимального подъема, преодолеваемого экскаватором; Wг – сопротивление перекатыванию гусениц по грунту
Wг= f2∙ G=0,08∙5395=431,6 кН
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=g×F; g – давление ветра на лобовую поверхность экскаватора (принимаются g = 500 н\м2);
F – площадь лобовой поверхности экскаватора, 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= g∙F = 500∙30 = 15кН
Wпов=0
Wвн=G ∙ f1 =5395∙0.05=269.7 кН
Sт.max=269,7+1079+81,7+431,6+15=1877 кН
Мощность привода ходового механизма
Vx=0.6∙Vx=0.6∙0.5=0.3 м/с
Nk=( Sт.max ∙ Vx )/(1020 ∙ hx)=(1877∙0.3)/1020∙0.6)=920 кВт
где Vx – скорость передвижения экскаватора, м\с; hx – КПД ходового механизма (редуктора).
3. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЭКСКАВАТОРА
Статический расчет экскаваторов имеет целью определить: уравновешенность поворотной платформы, устойчивость экскаватора, усилия в роликах и захватывающих устройствах опорно-поворотного круга, опорные реакции и давления на основание (грунт).
3.1 Уравновешенность поворотной платформы
Уравновесить поворотную платформу — значит устранить выход результирующей веса платформы с механизмами и рабочим оборудованием за пределы периметра опорного круга при повороте платформы с полной нагрузкой и без нагрузки на рабочем органе.
Удерживающий момент Му (кН*м) образуется от равнодействующей G1 (кН) весов всех вращающихся частей экскаватора (за исключением противовеса и рабочего оборудования) на плече относительно оси вращения платформы. В противоположном направлении на платформу экскаватора действует опрокидывающий момент Мо (кН*м) от веса рабочего оборудования с грузом, выдвинутым на максимальный вылет.