Теоретические сведения.
Теоретическая (паспортная) производительность - количество горной массы (в тоннах или кубометрах), которое может быть вынуто в единицу времени при непрерывной работе экскаватора, исходя из его конструктивных параметров.
Для мехлопат теоретическая производительность рассчитывается при угле поворота к разгрузке, равном 90°, высоте черпания, равной высоте напорного вала, и номинальной скорости поворота к разгрузке в отвал.
Для драглайна угол поворота принимается равным 135°.
Для многоковшовых экскаваторов теоретическая производительность рассчитывается по числу ковшей, разгружающихся в единицу времени, при номинальной скорости резания. Коэффициент наполнения ковша и коэффициент разрыхления породы в ковше принимаются равными единице.
Теоретическая производительность (м3/ч) экскаватора в разрыхленной массе определяется по формуле
nк= 
где Тц.т – теоретическая продолжительность рабочего цикла, с.
Подставив в формулу (1) значение nк, получим формулу для определения производительности одноковшового экскаватора
nк= 
Теоретическая производительность экскаватора приводится в паспорте, поэтому она называется также паспортной.
Техническая производительность - максимальная часовая производительность экскаватора при непрерывной его работе в конкретных горнотехнических условиях. Техническая производительность зависит от конструктивных параметров экскаватора, экскавируемости пород, коэффициента наполнения ковша, коэффициента разрыхления породы в ковше, параметров забоя и условий разгрузки (разгрузка на отвал или в транспортные средства). Параметры забоя оказывают влияние на продолжительность вспомогательных операций (передвижка и уборка негабарита для одноковшовых экскаваторов, передвижка роторных экскаваторов и др.).
Часовая техническая производительность в плотной массе (м) для многоковшовых экскаваторов определяется по формуле
Пэ.тех=60*E*nк*кэ*кз
где kэ - коэффициент экскавации;
kн.к - коэффициент наполнения ковша;
kр.к - коэффициент разрыхления породы в ковше;
k3 - коэффициент забоя, учитывающий влияние вспомогательных операций;
kэ= 
tр - продолжительность непрерывной работы экскаватора с одного положения или при одном направлении движения ротора, с;
tB - продолжительность одной передвижки или перемены направления движения ротора, с.
Часовая техническая производительность в плотной массе (м) для одноковшовых экскаваторов определяется по формуле
Пэ.тех= 
где ТЦ.Р - расчетная продолжительность рабочего цикла экскаватора в данном забое, зависящая от типа разрабатываемых пород и угла поворота экскаватора к разгрузке, с.
Значения коэффициентов kн.к, kр.к, kэ определяются в зависимости от свойств экскавируемых пород, вместимости и формы ковша, квалификации машиниста и др. Для неразрыхленных пород значения этих коэффициентов зависят в основном от типа породы. При разработке разрыхленных полускальных и скальных пород значения kн.к, kр.к, kэ зависят в основном от кусковатости пород в развале и размеров ковша.
Для ориентировочных расчетов при средней степени дробления породы взрывом они могут быть приняты по табл. 1.
Таблица 1
| Породы | кр.к | Кн.к. | кэ |
| Песок, супесь, легкая глина | 1,1-1,18 | 1-1,1 | 0,95 |
| Бурый и каменный уголь, плотные глины, слабые глинистые сланцы, мел | 1,15-11,3 | 0,95-1,1 | 0,8 |
| Плотные глинистые сланцы, мергель, слабые песчаники на глинистом цементе | 1,25-1,35 | 0,85-1 | 0,75 |
| Песчаники на известковом цементе, слабые известняки | 1,3-1,45 | 0,80-1 | 0,65 |
| Песчаники на железистом и кварцевом цементе, крепкие известняки и доломиты | 1,45-1,5 | 0,75-0,9 | 0,55 |
Расчетная продолжительность (с) рабочего цикла одноковшовых экскаваторов при совмещении вспомогательных операций (опускание ковша для черпания и разгрузки, подтягивание и выдвижение рукояти и др.) с основными операциями определяется по формуле
где tч - продолжительность черпания, с;
tр - продолжительность разгрузки ковша, с;
tп.р, tп.з - продолжительность поворота экскаватора соответственно к месту разгрузки и к забою, с.
Значения tч, tп.р, tр, tп.з зависят от свойств пород, параметров забоя и угла поворота экскаватора к разгрузке. Для ориентировочных расчетов продолжительность рабочего цикла в средних условиях разработки при угле поворота экскаватора 135° можно принимать по табл. 2. Значения k3изменяются в пределах 0,85-0,9.
Таблица 2
| Экскаваторы | Значения Тц.р (с) при разработке | |||||||
| Вариант | песка, супеси, легких глин | плотных глин, полускальных, хорошо взорванных пород | тяжелых глин, полускальных пород, взорванных на встряхивание | взорванных скальных пород средней крепости | взорванных крепких скальных пород | |||
| ЭКГ-3,2 | 23,8 | 25,5 | 29,8 | 31,9 | 34,1 | |||
| ЭКГ-5 | 24,2 | 27,1 | 31,7 | 36,5 | ||||
| ЭКГ-8И | 28,2 | 30,3 | 36,2 | 37,5 | 40,5 | |||
| ЭКГ-12,5 | 32,4 | 34,7 | 38,3 | 41,4 | 44,1 | |||
| ЭКГ-4У | 32,1 | 34,8 | 38,8 | 41,9 | 44,5 | |||
| ЭКГ-6.ЗУ | 40,3 | 43,2 | 46,4 | 49,8 | 53,8 | |||
| ЭВГ-35/65М | 58,1 | 61,1 | 66,1 | 68,2 | 71,2 | |||
| ЭШ-8/60 | 50,1 | 59,1 | 63,6 | |||||
| ЭШ-15/90 | 56,9 | 67,5 | - | |||||
| ЭШ-80/100 | 62,6 | 74,5 | - |
Эксплуатационная производительность экскаватора определяется с учетом использования рабочего времени, что связано с неизбежными организационными и технологическими простоями (прием смены, осмотр и смазка узлов, ожидание подвижного состава и др.). Эксплуатационная производительность меньше технической. Она отражает степень совершенства организации выемочно-погрузочных работ, смежных основных и вспомогательных работ (транспортирование горной массы, подготовка горных пород к выемке и др.). Эксплуатационная производительность рассчитывается за смену, сутки, месяц, год. При расчете производительности за месяц и год учитываются потери времени на ремонты. В наибольшей степени уровень организации работ характеризует годовая производительность. Сменная эксплуатационная производительность экскаватора (м)приближенно определяется по формуле
Пэ.см=Пэ.тех*Тсм*kи.э
где Тсм - продолжительность смены, ч;
kи.э - коэффициент использования экскаватора во времени, зависящий от типа применяемого оборудования в смежных технологических процессах, организации производства и других факторов.
Приближенные значения kи.э приведены в табл. 3.
Таблица 3
| Вариант | Транспорт | Схема подачи транспортных средств | kи.э | |||||||||
| Железнодорожный | Тупиковая Сквозная | 0,5-0,65 0,7-0,8 | ||||||||||
| Автомобильный | Тупиковая Кольцевая | 0,55-0,65 0,65-0,75 | ||||||||||
| Конвейерный Перемещение в ковше в отвал | Непрерывная | 0,75-0,85 0.8-0.9 |
Годовая эксплуатационная производительность экскаватора (м3) определяется по формуле
Пэ.см=Пэ.тех*Тсм*kи.э,
где NД - число рабочих дней экскаватора в году;
nсм - число рабочих смен в сутки (на большинстве карьеров nсм = 3).
Число рабочих дней экскаватора в году зависит от режима работы карьера (круглогодовой, сезонный и др.). Одноковшовые экскаваторы работают круглый год. При работе с выходными днями NД = 240..250. На вскрышных работах, где мощное оборудование работает без выходных дней, NД = 280..290. Число рабочих дней для экскаваторов непрерывного действия на вскрышных работах зависит отлродолжительности вскрышного сезона и изменяется от 230 (для южных районов страны) до 175 дней (для северных районов).
На угольных и железорудных карьерах годовая производительность вскрышных экскаваторов ЭКГ-4,6, ЭКГ-8И, ЭШ-15/90 составляет соответственно 1200-1400, 2000-2500, 3500-3600 тыс.м3. Лучшими экскаваторными бригадами достигнуты более высокие показатели.
Удельные затраты на выемочно-погрузочные работы зависят от свойств горных пород, качества подготовки их к выемке, организации работ.
Вопросы для самоподготовки
1. Как различают производительность экскаваторов?
2. В чем сущность теоретической (паспортной) производительности?
3. В чем сущность технической производительности?
4. В чем сущность эксплуатационной производительности?
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №26
ТЕМАМ: Изучение особенностей машин Электра и мини погрузчиков
Цель работы: Закрепить, углубить и систематизировать теоретические знания по устройству и работе машин Электра и мини погрузчиков, а также приобрети навыки по самостоятельному изучению особенностей конструкции деталей, узлов этих механизмов. Получить практические навыки по определению мощности привода и производительности механических погрузчиков.
Содержание отчета:
1. Тема занятия.
2. Цель занятия.
3. Расчет по исходным данным мощности приводов погрузчиков.
4. Расчет по исходным данным производительности погрузчиков.
5. Расчет необходимого числа машин.
6. Вывод
Условие задачи:
1. Задание:
1. Определить мощность, затрачиваемую погрузчиками, и их производительность.
2. Определить производительность погрузчика.
3. Вывод.
Таблица Исходных данных 1:
Данные из технической характеристики электропогрузчика типа ЭП-103
| Измерители | Обозначение | Технические характеристики |
| Грузоподъёмность на вилах,т | Qн | 1,0 |
| Наибольшая высота подъёма груза, м | H | 2,8 |
| Масса погрузчика с вилами без груза, кг | Qп | |
| Наибольшая скорость передвижения с грузом, км/ч | Vпер | 9,0 |
| Скорость поднимаемого груза, м/мин | Vпод | 9,0 |
| масса захватного приспособления, кг | Qзахв |
| Показатели | Обозначение | Вариант | ||||||||||||||||
| Электропогрузчик | типа ЭП-103 | |||||||||||||||||
| Перерабатываемый груз | тарно-штучный, на поддонах | |||||||||||||||||
| Средняя масса грузового пакета, перерабатываемого за 1 цикл, т. | Qгр, | 0,8 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,8 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,8 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | |
| Среднее расстояние транспортирования груза, м | L | |||||||||||||||||
| Средняя высота подъема груза, м | H | 2,3 | 2,2 | 2,1 | 2,0 | 2,4 | 2,5 | 2,1 | 2,2 | 2,3 | 2,4 | 2,5 | 2,4 | 2,3 | 2,2 | 2,1 | 2,0 | |
| Уклон пути, % | i | |||||||||||||||||
| Коэффициент сопротивления перемещению погрузчика в ходовом устройстве | f | 0,05 | 0,04 | 0,05 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | 0,03 | 0,05 | 0,04 | 0,05 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | |
| Число рабочих часов в смене, ч | Tсм | |||||||||||||||||
| Коэффициент использования машины по времени | kв | 0,8 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 0,8 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 0,8 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 0,6 | |
| Годовой грузооборот, тыс.т | Qг | |||||||||||||||||
| Коэффициент неравномерности поступления грузов | Kн | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | 1,1 | 1,2 | |
| Число рабочих смен в сутки | nсм | |||||||||||||||||
| Регламентированный простой машины в течение года, сут. | Тр | |||||||||||||||||
Таблица исходных данных №2:
Выполнение практического занятия:
1.Определение мощности привода в погрузчика.
Основные потребители мощность погрузчиков - механизмы передвижения подъема груза. У электропогрузчиков они имеют раздельный привод.
1.1 Мощность, затрачиваемая погрузчиком на передвижение, определяется по формуле (кВт)
(1) 
, кВт
Где: Qn - масса погрузчика, кг
Qгр - масса груза, перемещаемого за 1 цикл; кг.
f - коэффициент сопротивления перемещения погрузчика в ходовом устройстве (по заданию);
i - уклон пути;
Ƞпер – к.п.д. передаточного механизма (в расчетах принимаем 0,8);
102 – переводной коэффициент размерностей
Vпер – скорость передвижения погрузчика, м/с
1.2 Мощность, затрачиваемая на подъем груза, определяется по формуле (кВТ)
(2) 
, кВт
Где: Qгn – масса грузозахватных приспособлений, кг (в расчетах принимаем 150 кг);
Vпод – скорость подъема груза, м/с;
Ƞпод – к.п.д. механизма подъема, (в расчетах принимаем 0,8).