книги / Ремонт шагающих экскаваторов

В общей работе, выполняемой экскаватором за цикл, необ­ ходимо выделить ту часть работы, которая связана с процесса­ ми черпания и перемещения породы в отвал Я ц . Полезная ра­ бота складывается из полезной работы, затрачиваемой на чер­ пание Яч и полезной работы, затрачиваемой на транспортирова­ ние (разгрузку) породы в отвал Я Р. Полезная работа черпания реализуется механизмом тяги; полезная работа по транспорти­ рованию породы в отвал реализуется тремя механизмами драг­ лайна: механизмом тяги Я Р.Т, механизмом подъема Я пе , механиз­ мом поворота Я ПОв. В общем случае суммарная полезная работа, выполняемая экскаватором за цикл, будет

		Яц=ЯтЕ"ЬЯпЕ"1"ЯпОВ»			(6.14)
где	Яте — Яч +	Я р.т	И	Япе— Я п.отР Ч" Яп.под»
Я п.отР,	Яп.под — полезная	работа		по отрыву и подъему	грунта,
выполняемая механизмом подъема экскаватора.
По аналогии с уравнением				(6.14) можно вывести уравнения,
которые учитывают работу			механизма тяги по перемещению

ковша при черпании Л к .ч и удержании ковша при его разгрузке

Л р.т , работу механизма подъема			по отрыву ( Л п.отР) и подъему
(Л п .п о д )	самого ковша при его разгрузке, работу по перемеще­
нию поворотной платформы и ковша при разгрузке					(Лпов):
	^К .Ц = А	К'Т2, ~Ь Лк.п~\~ А. пов,			(6.15)
где	Лк.Т Е — Лк.Ч+ Л р.т + Л	з . т И	Л	ЛП .0 Т Р +л п.под»

Л з .т — работа механизма тяги при возвращении ковша в забой. Используя уравнения (6.14) и (6.15), можно рассчитать аб­ солютные и удельные значения полезной и полной работы экс­

каватора за цикл. Полная работа экскаватора

Лц= (Яц+Лк.ц)— •	(6.16)
Удельная полезная и полная работа экскаватора соответст­
венно
И \ = Яц/0„ и WA4 = AJG„,	(6.17)

где г| — КПД экскаватора. Через КПД учитывается работа ме­ ханизмов экскаватора, затрачиваемая на изнашивание и дефор­ мацию деталей, перемешивание смазки. Согласно [13] в норма­ тивных расчетах КПД для механизмов шагающих экскаваторов можно принимать равным 0,8.

При черпании полезная работа экскаватора зависит от уси­ лия черпания и пути наполнения ковша (рис. 6.3). Путь напол-

В общей работе, выполняемой экскаватором за цикл, необ­ ходимо выделить ту часть работы, которая связана с процесса­ ми черпания и перемещения породы в отвал Яц. Полезная ра­ бота складывается из полезной работы, затрачиваемой на чер­ пание Я* и полезной работы, затрачиваемой на транспортирова­ ние (разгрузку) породы в отвал Лр. Полезная работа черпания реализуется механизмом тяги; полезная работа по транспорти­ рованию породы в отвал реализуется тремя механизмами драг­ лайна: механизмом тяги А,р.т, механизмом подъема Я,„2, механиз­ мом поворота Япов. В общем случае суммарная полезная работа, выполняемая экскаватором за цикл, будет

	А.Ц= Я,Т1 + А.ПХ+ ЯпОВ,			(6.14)
где	A .T S —А,ч+ Лр.т	и	Я.П1 —^<П.ОТр	Лп.ПОД»
Я-п.отр, Хп.пск — полезная работа			по отрыву и подъему грунта,
выполняемая механизмом подъема экскаватора.
По аналогии с уравнением			(6.14) можно вывести уравнения,
которые	учитывают работу	механизма		тяги по перемещению

ковша при черпании Лк.ч и удержании ковша при его разгрузке Лр.т, работу механизма подъема по отрыву (Лп.0тр) и подъему (Лп.под) самого ковша при его разгрузке, работу по перемеще­

нию поворотной платформы и ковша при разгрузке		(ЛПов):
	Лк.Ц= Лк.Т1"1"Лк.П'ЬЛпоВ>	(6.15)
где	ЛK.TI—Лк.Ч +Лр.т +Лз.т И Л к .п — Л п.отр+л п.под*

Лз.т — работа механизма тяги при возвращении ковша в забой. Используя уравнения (6.14) и (6.15), можно рассчитать аб­ солютные и удельные значения полезной и полной работы экс­

каватора за цикл. Полная работа экскаватора

Лц= (Яц+ Лк.ц)'^’ •	(6.16)
Удельная полезная и полная работа экскаватора соответст­
венно
W\,^ — Xu,/Gn и Г лц = Лц/Оп,	(6*17)

где т) — КПД экскаватора. Через КПД учитывается работа ме­ ханизмов экскаватора, затрачиваемая на изнашивание и дефор­ мацию деталей, перемешивание смазки. Согласно [13] в норма­ тивных расчетах КПД для механизмов шагающих экскаваторов можно принимать равным 0,8.

При черпании полезная работа экскаватора зависит от уси­ лия черпания и пути наполнения ковша (рис. 6.3). Путь напол-

Значения показателей а Пр, Яд, k\		и кг
	Показатель			Порода
			легкая	средняя	тяжелая
Предельный	угол откоса забоя	а пР>	47	40	32
градус	объема призмы волоче­		0,4	0,3
Отношение					0 ,2
ния к объему ковша £0
Коэффициент пропорциональности:			0,143	0,0925	0,046
k\
k2			9,6	20	40,6

Из рис. 6.3 видно, что полное усилие операции черпания, свя­

занное с наполнением ковша, составляет
		Fп.ч = Ро\Ч- Gng (sin <Хпр+рч cos сспр)I		(6.21)
Г)	=	ЕК(1 -j- Яд) kp	г>
где Р01		— ь ,1	; Рп.ч — полное усилие операции черпа-
		Лпут‘к»р

ния, связанное с наполнением ковша, кН; g — ускорение свобод­ ного падения, м/с2. В нормативных расчетах можно принимать g tt 10 м/с2; а Пр — предельный угол откоса забоя, градус; pi — ко­ эффициент трения ковша о породу; Я0— отношение объема приз­

мы волочения к объему ковша (табл.	6.3); kp — коэффициент
удельного сопротивления копанию, кПа	(см. табл. 6.2).

По известным значениям Рп.ч и /„ определяем полезную рабо­

ту операции черпания — составляющую уравнения	(6.14) по
формуле
Х,= 0,001Рп.ч/н.	(6.22)

Суммарная работа операции черпания включает в себя по­ лезную работу Яч, работу по перемещению ковша при черпа­ нии (Лк.ч) и часть работы механизма тяги, связанную с его разрушением. Последнюю учитывают через КПД механизма тяги (т]т) по формуле

Лч1== (ЯчЧ-Лк.ч) ;г~ ,	(6.23)
Т]т
где Л к.ч = 0,001 Fк.ч^н и Fк.ч= Gxg (sin оспр~l- picos оспр);
Fк.ч — усилие, необходимое для перемещения	порожнего ковша
при черпании, кН; GK— масса порожнего ковша, т;
GK= ki(kz+ EK)EK^ 3,	(6.24)

k\ и k2— коэффициенты пропорциональности (см. табл. 6.3). Кроме операции черпания механизм тяги участвует в про­

цессе подъема и разгрузки ковша с породой. При этом можно

выделить работу механизма тяги, затрачиваемую на подъем по­ роды определенной массы и перемещения ее в отвал (Хр.т). и ра­ боту данного механизма, связанную с подъемом порожнего ков­ ша и транспортировкой его от забоя к отвалу (Лр.т),

Яр.т™ 0,01Fп.т^р.т^р»

(6.25)

где Кп.т=0,5 ^G n+G na^u;

Fn.T— усилие, необходимое для удержания ковша с породой при повороте платформы экскаватора и учитывающее вес пере­ мещаемой породы, кН; Vp.r — скорость тягового каната при раз­ грузке ковша, м/с;

Орл«(1,1,

1.2) Уч,

(6.26)

ич — средняя скорость операции черпания, м/с. Зависит от кате­ гории разрабатываемой породы: оч= (1-*-0,85) vT— I категория; 0,7 от— II категория; 0,55 vT— III категория; 0,45 vT— IV кате­ гория; От — номинальная скорость каната механизма тяги, м/с; tp— время разгрузки, с;

tp= (Лч+ Лр)/Опод>	(6.27)
Лч, ftp — соответственно глубина черпания	и высота разгрузки

ковша, м. При нормативных расчетах значения берутся из тех­ нической характеристики экскаватора (см. табл. 1.1 и 1.3) или

по паспорту	забоя; оПОд — скорость подъема, м/с; ю3 —	задан­
ная угловая	скорость вращения платформы экскаватора,	с-1;

ю3=ял/30;	(6.28)
п — частота вращения платформы экскаватора,	с-1 (см. табл.

1.1 и 1.3); гв — радиус вращения груженого ковша относительно оси поворотной платформы, м;

гв = 7,55	(6-29)
Для экскаватора ЭШ-100.100	3---
	гв = 4,45 у т э, т3— масса экска­

ватора, т (см. табл. 1.1 и 1.3).

Суммарная работа операции тяги включает в себя полезную работу (6.25), работу по перемещению ковша и часть работы ме­ ханизма тяги, связанную с его разрушением. Последняя, как

было указано ранее, учитывается	через КПД механизма тяги.
По аналогии с выражением (6.23) имеем
Лр.т1~.|[ХР.т+ (1+	£р.т)Лр.т] “ .	(6.30)
где Лр.т= 0,001 PK.TVp.Ttpи FK.T=0,5gGK+ GKa 23rB; f t P . T = (1		т]т.к)—

коэффициент, учитывающий работу механизма тяги при возвра­ щении порожнего ковша и забой; т^т.к — к. п. д. механизма тяги при возвращении порожнего ковша в забой.

Используя формулы (6.22), (6.23), (6.25) и (6.30) определя­ ют полезную (Лтл) и полную (ЛТб) работу механизма тяги:

(6.31)

(6.32)

По полученным из формул (6.20), (6.31) и (6.32) значениям находят удельные значения полезной ( ^ т2) и полной (^Лте) работы механизма тяги за цикл

krs/Gn И Wат£ —Лтх/Gп	(6.33)
Зависимости, аналогичные зависимости (6.33),	можно полу­
чить для операций черпания и разгрузки ковша.

При расчете полезной и полной работы, выполняемой меха­ низмом подъема за цикл, необходимо выделить операции отры­

ва и подъема.			(МДж)
Полезная работа при выполнении операции отрыва
^>ч.отр = Ю~3 (1,6— 1,7) g’Gn^oTp, где		Z.0Tp—Оотр^отр,	(6.34)
£отр — путь отрыва ковша с грунтом, м;		/отр — время	отрыва
ковша с грунтом, с; /0ТР=2-^3 с [13].
Полная работа	при выполнении операции отрыва (МДж)
где	Лп.отр—10 ®(1,6... 1,7) gGtiLoTPt		(6.35)

где т)Пд — КПД механизма подъема.

Для операции подъема полезная (Лп.поД) и полная (Лп.подх) работа (МДж)

и	А .П .П О Д —1 0	3Gng (Ач + Лр		Д о т р )	(6.36)
ГДе Л п .п о д — 1 0	® G ic ^ f(^ 4 “f - ^ p		Д о т р ) •
При расчете полной работы механизма подъема за цикл не­
обходимо учитывать работу			по спуску	ковша в забой (МДж)
	Лп.з —10 3Fn,3 (ЛчЧ- hp) —				(6.37)
где F„.a=gGK.	выражений	(6.34) — (6.37)		можно	рассчитать	по­
С учетом
лезную (Хщ) и полную (Лпа) работу механизма					подъема	за
цикл (МДж)

	^ns—(Лп.отр"Ь ^п.под) ;	(6.38)
	ЛП 2 “ (Лп.отрг+л п.подх + Лп.з).

Полезная работа	(А,„ов) механизма поворота	выполняется
при разгрузке ковша	(МДж)
	А,пов = 2- 10 3©з2/ П.ПОВ»	(6.39)

где / п.пов—Gnf^pi	перемещении	породы, т-м2; гр—
Jп.пов — момент инерции при
максимальный радиус разгрузки, м.
Для экскаваторов с £ к<100 м3
Гр =	7,48 уЛп;,	(6.40)
то же, с £ к>100 м3
/■р =	4,55	(6-41)

Полная работа (Л Повх) механизма поворота учитывает по­ лезную работу (Я™*), работу по вращению поворотной плат­ формы при разгрузке ковша и возвращении порожнего ковша в забой (Лпов) и через КПД механизма поворота (т1пов) работу, связанную с его разрушением, т. е.

						1
		Г^ПОВХ111 (Хпов + Лпов) ~ >						(6 .4 2 )
						Чпов
где	Л По в =	10~3© 23 ( 4 ,2 / i + 0 ,1 /п .пов);				h — суммарный		момент
инерции поворотной			платформы		(/п), стрелы		(/с) и	ковша
( / к ) ,	т-м2;
			/х =	/п +	/с +	/к ,		(6 .4 3 )
		где / п =	(0,5/.д) 2+ (0.5Lm)2
			!ПП			] + тпг„2,
		/с —ШсГс2		и	I it—GKrp2;
тп — масса		поворотной платформы,				т. Берется	по данным за-

вода-изготовителя или определяется по эмпирической зависимо­ сти т п=0,75 тэ [13]; 7.д, Ьш— соответственно длина и ширина поворотной платфор­ мы, м;

/,д=1,35у/Гйь; Ьш= (l,15-j-l,3) f n y

гп — расстояние между осью вращения экскаватора и осью,

проходящей через центр массы платформы, м; г„ = 0,5 £д—гпс 3 —■■-

Гп.с — радиус пяты стрелы, м; гп.с= (0,64-0,42)ут3. тс— масса стрелы, т; т с=0,065/лэ.

rc— расстояние от оси вращения поворотной платформы до середины стрелы, м;

гс =	- f	COS 7 ;
2	2	Г

/с—длина стрелы, м; у — угол наклона стрелы, градус. Полезную (Хц) и полную (Лц) работу экскаватора за цикл

рассчитывают с использованием полученных зависимостей. При расчете значений используют зависимости (6.31), (6.38) и (6.39); при расчете значений Лц — зависимости (6.32), (6.38) и (6.42). Отсюда получаем

Хц =Хтг + А»П1	+ ЯпОВ;	(6.44)
Лц=Л тЕ+ ^4п2	+ ^4пОВ2-	(6.45)

При расчете полной работы экскаватора за смену и более длительный календарный промежуток времени необходимо учи­ тывать работу механизма шагания. Удельные значения полез­ ной и полной работы механизма подъема при отрыве и подъеме ковша с грунтом, механизма поворота и в целом экскаватора за цикл рассчитывают по зависимостям, подобным зависимости (6.33).

Пример расчета главного параметра шагающего экскаватора ЭШ10.70А приведен для средних условий (полускальные средние породы III катего­ рии). Техническая характеристика экскаватора приведена в табл. 1.1 и 1.2.

Последовательность		расчета	соответствует			последовательности			формул
(6.19) —(6.45).
М е х а н и з м т яг и .
Операция черпания
1.	/к= 1 , 3 8 / ^ 1 , 3 8 /ТО =			2,973	м.
2.	/н=6Пут/к=4-2,973= 11,89 м.
3.	—	10-3 0,995 0,999				22,94 т.
		^СК&П=		. Q	=
По	данным	Н. А. Бабина		для	экскаватора			ЭШ 10.70А	А?ск 0,995
и *„=0,999.			10(1+0,3)230
4.	gK(l+Xo)flF					193,4		кН.
	Кпут/„*р				=
			4-2,973-1,3
5.	F„.„ = Р01	+ G„g(sinanp		+ ц-icosanp)		=	193 + 22,94-10 (sin 40е +
+ 0,4 cos 40°) = 193,4 + 22,94-10(0,643 +					0,4-0,766)		=	411,2 кН.

6.X, = 0,001g„.,/„ = 0,001-411,2-11,89 = 4,89 МДж.

7.	GK=	ki(k2 + £ к)£к2/3 =					0,0925(20 +	10)	Ю2' 3 = 0 ,0 9 2 5 -3 0 -4,642 =12,9 т.
8.	FK.„	=	GKg(sin a„p		+	|Xi cos a„p) =		12,9-10 (sin 40° + 0,4 cos 40°) =
= 12,9-10(0,643 + 0,4-0,766)						=	122,5 кН.		1,46 МДж.
9.	Лк.ч =		0,001F„.4/„ =		0,001-122,5-11,89 =
10.	Л,г =		(X, +	Лк.,)	~	=	(4,89 + 1,46)		= 7,94 МДж.
				Пт				0,8
			X,	4,89

11- ^ =“ - ^ = ^ = ° ’213МДж/Т-