Технический институт (филиал) в г.Нерюнгри

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МИНИСТЕРСТВА НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РФ

Технический институт (филиал) в г.Нерюнгри

Якутского государственного университета

Им. М..К.АММОСОВА

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Дисциплина: Горные машины и оборудование

Тема: «Механизация открытых горных работ»

Выполнил: студ.гр.ОГР-04)6

Егоров. Д.В.

Руководитель:

Редлих Э.Ф.

 

 

г. Нерюнгри,2007г.

Содержание

 

1.Назначение, классификация и обоснование выбора горной машины в зависимости от условий работы.

. Статический расчет параметров работы машины.

. Технологические параметры машины.

. Устройство и принцип работы машины.

. Устройство, принцип работы, эксплуатация механического оборудования и привода. Механизм подъема.

. Расчет производительности машины.

. Требования безопасной эксплуатации машины

. Графическая часть

горная машина технология оборудование

Назначение, классификация и обоснование выбора горной машины в зависимости от условий работы

Основой для повышения производительности труда на открытых горных работах являются механизация и автоматизация основных и вспомогательных работ, рост единичных мощностей машин, создание и внедрение систем машин, взаимосвязанных своими рабочими параметрами и технологическими функциями.

Основными типами горных машин, применяемых при открытой добыче полезных ископаемых, являются буровые станки, выемочно-погрузочные, выемочно-транспортирующие машины и машины для гидродобычи.

К выемочно-погрузочным машинам относятся экскаваторы, предназначенные для зачерпывания горной массы, перемещения ее на относительно небольшие расстояния и погрузки в транспортные средства или отсыпки в отвал.

Экскаваторы могут быть периодического (цикличного) и непрерывного действия.

К машинам периодического действия относят одноковшовые экскаваторы, а к машинам непрерывного действия - многоковшовые экскаваторы.

Существующие экскаваторы классифицируют по назначению и роду выполняемой работы, вместимости ковша (одноковшовые) или теоретической производительности (многоковшовые), видам рабочего, ходового и силового оборудования.

По назначению и роду выполняемой работы одноковшовые экскаваторы, применяемые на карьерах, относятся к следующим группам:

ЭКГ -карьерные гусеничные с ковшами вместимостью 2-20 м^з; ЭГ - карьерные гидравлические на гусеничном ходу с ковшами вместимостью 2,5-40 м^з; ЭВГ - вскрышные гусеничные с ковшами вместимостью 15-100 м^з (в настоящее время промышленностью не выпускаются); ЭШ - шагающие (драглайны) с ковшами вместимостью 4-125 м^з.

Кроме указанных промышленностью выпускаются также экскаваторы типов: ЭО - универсальные (строительные) гусеничные и пневмоколесные с ковшами вместимостью 0,16-4 м^з; ЭКСГ - карьерно - строительные гусеничные с ковшами вместимостью 1,25-8 м^з.

По конструкции рабочего оборудования одноковшовые экскаваторы делятся на две группы. К первой группе относятся экскаваторы, ковш у которых закреплен на жестких балках (стрела и рукоять) и поэтому имеет заданную траекторию движения (прямая лопата, обратная, струг). Ко второй группе относятся экскаваторы, ковш у которых имеет гибкую (с помощью канатов) связь с машиной. Траектория движения ковша у таких экскаваторов (драглайн, грейфер) определяется весом ковша и свойствами горных пород.

Одноковшовые экскаваторы типа «прямая лопата» используют при выемке мягких, плотных и разрыхленных (полускальных и скальных) пород с подошвы забоя; погрузке этих пород в отвал или транспортные средства, расположенные на уровне установки экскаватора или вышележащем уступе;.при проходке траншей и на отвальных работах.

Экскаваторы типа «обратная лопата», в отличие от прямых лопат, производят выемку пород копанием ниже уровня установки экскаватора с погрузкой в транспортные средства, расположенные на уровне установки экскаватора или нижележащем уступе.

 

Статический расчет экскаваторов

Статический расчет экскаваторов имеет цель определить: уравновешенность поворотной платформы, устойчивость экскаватора, усилия в роликах и захватывающих устройствах опорно-поворотного круга, опорные реакции и давления на основание (грунт).

Таблица 2

Механизм подъема

 

Построение нагрузочных и скоростных диаграмм для предварительного определения средневзвешенной мощности двигателей механизмов подъема, напора и поворота производится исходя из следующих соображений.

Время, затрачиваемое на операции поворота с груженым ковшом, на разгрузку и возвращение порожнего ковша к забою, составляет для мехлопат 60- 70 % полного времени рабочего цикла t_ц' Поэтому для предварительных расчетов время цикла мехлопаты можно разбить на три равных периода: копание tx.' поворот на разгрузку t_p и поворот к забою t_з

При копании (период t_K) в режиме без перегрузок расчетное усилие 8_пI/ для механизма подъема принимается по формуле (14.3) приР-900ИУр=0.Двигательмеханизма подъема в этом случае работает на рабочей части своей механической характеристики и за расчетную принимается номинальная скорость подъема У_П.

Мощность двигателя подъема N за период копания (П положение рукояти, см. рис. 14.1) определяется по формуле (14.2) при значениях

- Sn 11' V₁ = У_п' K₁  1 и 11i = 11п - 0,8-+0,85,

 

где 11п - к.п.д механизма подъема.

При повороте платформы с груженым ковшом' (период t_p) двигатель механизма подъема, как правило, работает в тормозных режимах противовключения или динамическом. При этом ковш может быть поднят на максимальную высоту, а частота вращения двигателя соответствует «ползучим~ скоростям. Поэтому среднюю скорость механизма подъема за время поворота груженого ковша на разгрузку можно принять равной (0,I+О,3)У_п•

Усилия, возникающие в механизме подъема за время поворота груженого ковша, можно определить из У положения рукояти или по формуле (14.3). Тогда мощность двигателя подъема за период поворота груженого ковша на разгрузку ± N' п определяется из выражения (14.2) при значениях

 

K₁ = (0,1-+0,3); Sl = SN JV; v₁ = у_п И 'i = 'п'

Знаки плюс и минус показывают, что двигатель может работать как в двигательном, так и в генераторном режиме.

При повороте порожнего ковша к забою (период t_з) схемой управления приводом механизма подъема обычно предусматривается режим ослабления поля возбуждения двигателя, чем достигается увеличение номинальной частоты вращения двигателя на 10-20 % при спуске порожнего ковша. За расчетное усилие при спуске порожнего ковша следует принимать максимальное усилие, которое соответствует положению ковша при выдвинутой на 1/2 рукояти. Величина S'п определяется по формуле (14.3) для II положения рукояти при условии, что ковш порожний.

В этом случае мощность двигателя механизма подъема N"п определяется по формуле (14.2)

Таким образом, средневзвешенная мощность двигателя механизма подъема по предварительно построенным нагрузочной и скоростной диаграммам будет

(CB) = (Nпt_к + N'п!р + N"пtз) t~l. (14.9)

Механизм напора. По аналогии с механизмом подъема для механизма напора при определении мощности двигателя за период копания t_K следует принимать усилие, соответствующее положению рукояти при

 

р = 900 и У_р = 0.

 

В соответствии с формулой (14.7)

SH, aJ = P 02= (0,5+1) P ₀₁

 

При этом скорость перемещения рукояти принимается равной номинальной скорости механизма напора V н' Скорость напора должна БЬ1ТЬ достаточной, чтобы за время копания (_к произошло выдвижение рукояти на весь ход L. Поэтому выбранная скорость УН не должна Быть меньше YH?:.L (_К' Скорость возвратного хода рукояти берется в 1,7-2 раза больше скорости напора. Следовательно, мощность двигателя напора N_H за период копания определится по формуле (14.2)

При повороте платформы с груженым ковшом на разгрузку (период (_р) двигатель механизма напора в основном будет работать в тормозном режиме, преодолевая сопротивления, создаваемые составляющими весов груженого ковша и рукояти, а также в некоторых случаях и составляющей усилия в механизме подъема. Усилие в механизме напора при повороте на разгрузку определяется выражением (14.7) при р 2 - О для IV положения рукояти. Подобно тому как это происходит для механизма подъема, перемещение рукояти в данном режиме также происходит при пониженных скоростях и может изменяться от УН = У_н._НОМ дО УН -= О. Среднее значение скорости, перемещения рукояти за период (_р можно принять равным (0,З+О,5) Ун' Тогда мощность двигателя механизма напора N' Н за этот период определится из формулы (14.2)

При повороте платформы с порожним ковшом к забою (период t_з) одной из вероятных нагрузок для двигателя механизма напора может быть нагрузка 8_н.• у, создаваемая составляющими весов ковша и рукояти:

Мощность двигателя механизма напора N" н за период t_з определяется из формулы (14.2) при значениях 81 = 5_и._а v и У_! = Ун' Тогда средневзвешенная мощность двигателя механизма напора за цикл работы

И(СВ) = (Nиt_к + N'i_p + N'нfз) _ц¹. (14.11)

Механизм поворота. Мощность электродвигателей механизма поворота одноковшовых экскаваторов зависит от ряда факторов, главными из которых являются допустимые угловые ускорения и частота вращения платформы, угол поворота платформы и момент инерции вращающихся частей экскаватора. При поворотах платформы в пределах 900 время разгона и торможения может составлять 90-95 % времени поворота и тогда лишь 5-10 % времени двигатели работают с установившейся скоростью. При углах, меньших 900, установившееся движение может вообще отсутствовать. Поэтому большое влияние на величину мощности двигателей оказывает допустимое угловое ускорение платформы, по которому производятся расчеты конструкций на прочность и раскачивание рабочего органа экскаватора (например, на карьерных экскаваторах и драглайнах угловое ускорение ограничивается величиной О, 15.;.{),2 рад/ с²).

Расчетная частота вращения платформы также устанавливается по допустимой величине углового ускорения..

Средневзвешенная мощность NB(CB) (кВт) двигателя поворотного механизма определяется выражением

N _I\IC 'w;. (' л. г +' лл)'(1 +З,,~)

В(СВ) ------------,

2'103 (t_p + tз)'''в (14.12)

 

где J Л.Г и J лл - моменты инерции ПОВОРОТНQЙ платформы соответственно с груженым и порожним ковшом, определяемые по формуле (14.14); w₃ - заданная угловая скорость (частота п_з) вращения поворотной платформы; ТJ_в - К.П.д передачи поворотного механизма; t_p' t_a - время поворота платформы соответственно на разгрузку и с порожним ковшом к забою.

С учетом того, что время t_p приблизительно равно времени t_з, то при Kfl.K = 1,15 и 1/8 = 0,8 средневзвешенная мощность двигателя (двигателей) поворота карьерных мехлопат и драглайнов может быть определена из выражения

НВ(СВ) = 10-^З(lп.г + Iп.п)ШЗ·^tр-l. (14.13)

 

Суммарный момент инерции одноковшового экскаватора J (кг,м²) относительно оси его вращения

 

О = О т + О с + О к+п + О и + О Рэ   (14ю14)

 

где J_п, J_c' JK+n (JK~' lи, !i..~ моменты инерции соответственно поворотной платформы, стрелы, ковша с породой(или порожнего ковша J к), механизма напора и рукояти относительно оси вращения платформы.

Момент инерции поворотной платформы со сторонами, равными длине L Д' ширине L_ш и высоте кузова 4. платформы, относительно вертикальной оси вращения экскаватора

(О,5L_д)2 + (0,5L_ш)2 _л =J_Q + тл'ГЪ = тл' -:l + тл'ГЪ, (14,15)

 

где J о - момент инерции поворотной платформы относительно вертикальной оси, проходящей через центр массы параллелепипеда, кг,м²; т_п - масса платформы, кг;

 

т_п = Кпт_з, (14.16)

 

К_п - коэффициент, равный 0,48-0,51 для карьерных мехлопат; 0,43-0,45 ДЛЯ вскрышных лопат и 0,7-0,8 для драглайнов; тз - масса экскаватора, определяемая по формуле (10.7), кг; г_п - расстояние между осью

вращения экскаватора и осью, проходящей через центр массы платформы (как параллелепипеда), г_п = 0,5L_д - Г_п._с,

r п.С - радиус пяты стрелы, определяемый по формуле (10.8), м.

Момент инерции стрелы относительно оси вращения экскаватора с достаточной точностью может быть определен по формуле

_c = т_с 'Г~, (14.17)

где т_с - масса стрелы, определяемая по формуле (10.6), кг; гс - расстояние от оси вращения платформы до середины стрелы, м.

Момент инерции ковша с породой

 

IK+n = mK+n 'Г~,   (14.18)

 

где mK+n - масса ковша с породой, кг. Определяется суммированием выражения (10.2) или (10.4) с выражением (l 0.5); Г_в - максимальный радиус разгрузки, определяемый из выражения (10.8), м.

Момент инерции напорного механизма

н=ти'Г~, (14.19)

где т_и - масса напорного механизма, определяемая по формуле (10.6), кг; т_н - расстояние от оси вращения экскаватора до центра тяжести механизма напора, м.

Момент инерции рукояти

= т_р 'T~, (14.20)

где т_р - масса рукояти, определяемая по формуле (10.9), кг; Гр - расстояние от центра тяжести рукояти до оси вращения экскаватора, м.

 

Требования безопасной эксплуатации машины

 

Правильная организация: работы, обеспечивающая максимальную производительность экскаватора, предусматривает соответствующую подготовку экскаваторных работ и применение рациональной техники выполнения экскавации в соответствии с «Правилами безопасности», «Правилами технической эксплуатации при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом» и с заводскими инструкциями по эксплуатации.

Члены бригады, обслуживающей экскаватор, должны четко знать и строго выполнять правила и инструкцию по технике безопасности, составленные применительно к конкретным условиям каждого карьера на основании положений «Единых правил безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом». Инструкция вывешивается на экскаваторе и выдается под расписку машинисту и его помощнику.

К управлению экскаваторами допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие специальное обучение и имеющие удостоверение на право управления экскаватором данного типа и марки, а также прошедшие медицинское освидетельствование и инструктаж по технике безопасности. Без разрешения механика машинист экскаватора не должен допускать к управлению экскаватором посторонних. Работа стажера или помощника машиниста допускается только под наблюдением машиниста смены:.

При комплексной механизации производственного процесса машинист экскаватора должен знать правила безопасной работы на всех машинах, участвующих в комплексе так как он является ответственным за соблюдение правил техники безопасности и противопожарных правил всеми рабочими, обслуживающими экскаватор и транспортные средства.

Каждый экскаватор должен быть оборудован звуковой сигнализацией. Значение сигналов должно быть разъяснено всем рабочим, связанным с работой экскаватора. Перед началом работы машинист смены обязан внимательно осмотреть и принять экскаватор. Мелкие неисправности, подлежащие немедленному ремонту, следует устранять до начала работы. Проверка машины должна проводиться в определенной последовательности по ранее разработанной схеме. При этом производят тщательный наружный осмотр металлоконструкций, всех механизмов экскаватора и тормозов с опробованием действия последних, проверяют крепление и состояние зубьев ковша, проверяют состояние противопожарных средств и безопасность электрооборудования.

Меры безопасности при работе экскаваторов. Перед началом работы машинист обязан убедиться в отсутствии людей и посторонних предметов в радиусе действия рабочего оборудования в кузове транспортных средств и подать сигнал о начале работы. Во время работы ходовая часть экскаватора затормаживается. Погрузку породы: в транспортные средства разрешается начинать только после получения сигнала о готовности их к погрузке. Породу на автомашину следует грузить со стороны заднего или бокового ее борта.

Категорически запрещается проносить ковш над людьми и кабиной шофера. Во время погрузки шофер должен выходить из кабины, если она не имеет бронированного щита. При работе в темное время суток место работы экскаватора и подъездные пути для транспортных средств должны быть хорошо освещены. При работе в населенной местности участок работы экскаватора должен быть огражден; в ночное время ограждение должно быть освещено. Если в забое производятся взрывные работы:, экскаватор необходимо отвести на безопасное расстояние и повернуть к месту взрыва тылвойй частью кабины. Во время работы экскаватора запрещается находиться в радиусе его действия, производить смазку, регулировку механизмов, очистку машины от грязи, сходить с экскаватора и подниматься на него. Очистку ковша от налипшей породы и замену зубьев можно производить только после того, как ковш будет опущен на почву.

Список литературы

 

l.Подэрни Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых работ. М. Издательство МГГУ.2001.

.Бритаев В.А., Замышляев В.Ф. Горные машины и комплексы. м.недра.1984г. 3.Справочник механика открытых работ. под ред. М.И.Щадова и Р.ю.подэрни. М.Недра.1989.

.РжевскиЙ В.В.Открытые горные работы. ЧастьП. Технология и комплексная механизация-4-е изд.м.недра.1985.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МИНИСТЕРСТВА НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РФ

Технический институт (филиал) в г.Нерюнгри

Якутского государственного университета

Им. М..К.АММОСОВА

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Дисциплина: Горные машины и оборудование