Основные параметры и технико-эксплутационные показатели экскаваторов

Техническую производительность (м³/ч) одноковшовых экскаваторов как наибольшую среднюю производительность за 1 ч работы определяют по формуле:

, (1)

где - вместимость ковша, м³; - коэффициент его наполнения (1,0…1,3); - коэффициент разрыхления грунта (см. табл. 2); -продолжительность рабочего цикла, с; - продолжительность одной передвижки экскаватора на новую позицию, с; - число циклов за час работы, .

Грунты, разрабатываемые машинами, классифицируют по трудности разработки по 8 категориям (табл. 2):

I категория - песок, супесь, мягкий суглинок средней крепости влажный и разрыхленный без включений;

П категория - суглинок без включений, мелкий и средний гравий, мягкая влажная или разрыхленная глина;

III категория - крепкий суглинок, глина средней крепости влажная или разрыхленная, аргиллиты и алевролиты;

IV категория - крепкий суглинок, крепкая и очень крепкая влажная глина, сланцы, конгломераты;

V категории - сланцы, конгломераты, отвердевшие глина и лесс, очень крепкие мел, гипс, песчаники, мягкие известняки, скальные и мерзлые породы;

VI категория - ракушечники и конгломераты, крепкие сланцы, известняки, песчаники средней крепости, мел, гипс, очень крепкие опоки и мергель;

VII категория - известняки, мерзлый грунт средней крепости;

VШ категория - скальные и мерзлые породы, очень хорошо взорванные (куски не более 1/3 ширины ковша).

Таблица 2

Характеристики грунтов

Категория грунта	Плотность, кг/м3	Число ударов плотномера ДорНИИ	Коэффициент разрыхления	Удельное сопротивление, кПа
резанию	копанию при работе:
прямыми и обратными лопатами	драглайнами	экскаваторами непрерывного действия
роторными поперечного копания	цепными поперечного копания	траншейными
I	1200-1500	1-4	1,08-1,17	12-65	18-80	30-120	40-130	50-180	70-230
II	1400-1900	5-8	1,14-1,28	58-130	70-180	120-250	120-250	150-300	210-400
III	1600-2000	9-16	1,24-1,3	120-200	160-280	220-400	200-380	240-450	380-660
IV	1900-2200	17-35	1,26-1,37	180-300	220-400	280-490	300-550	370-650	650-800
V	2200-2500	36-70	1,3-1,42	280-500	330-650	400-750	520-760	580-850	700-1200
VI	2200-2600	71-140	1,4-1,45	400-800	450-950	550-1000	700-1200	750-1500	1000-2200
VII	2300-2600	141-280	1,4-1,45	1000-	1200- 4000	1400-	18б0-	2200-	2000-
VIII	2500-2800	281-560	1,4-1,6	-	220-250	230-310	-	-	-

Продолжительность рабочего цикла определяют суммарным временем, затрачиваемым на выполнение операций с учетом совмещения отдельных рабочих движений. Так, например, если поворот платформы на разгрузку ковша выполняется одновременно с маневровыми движениями рабочего оборудования и при этом продолжительность маневровых движений покрывается временем поворота платформы, то в расчет принимается только время поворотного движения.

Эксплуатационная производительность (м³/сутки, м³/мес., м³/год)

, (2)

учитывает продолжительность периода работы экскаватора (ч) и его использование во времени (при односменной работе = 0,8...0,85).

При расчете технической производительности гидравлического экскаватора с рабочим оборудованием обратная лопата по формуле (1) продолжительность рабочего цикла (с) определяют как

, (3)

где - время (с), затрачиваемое соответственно на копание грунта, поворот платформы с груженым ковшом на разгрузку, собственно разгрузку ковша, поворот платформы с порожним ковшом в возвратном направлении и опускание рабочего оборудования от уровня стоянки экскаватора до положения начала следующего рабочего цикла.

Маневровые движения рабочего оборудования для установки ковша в положение разгрузки обычно совмещаются с поворотом платформы на разгрузку, а поэтому затрачиваемое на эти движения время в расчетах не учитывается, поскольку оно покрывается временем поворотного движения. По той же причине не учитывается время маневровых движений рабочего оборудования при повороте платформы к забою. Опускают же рабочее оборудование в забой ниже уровня стоянки экскаватора обычно после прекращения поворотного движения.

Пример 1. Определение составляющих продолжительности рабочего цикла.

Требуется определить продолжительность рабочего цикла пневмоколесного гидравлического одноковшового экскаватора с рабочим оборудованием обратная лопата по следующим исходным данным: мощность двигателя кВт; средний суммарный КПД привода рабочего оборудования ; вместимость ковша м³; разрабатываемый грунт - суглинок; удельное сопротивление грунта копанию кПа; угол поворота платформы на разгрузку рад; средние скорости вращения поворотной платформы в прямом с^-1 и возвратном с^-1 направлениях.

Средняя работа операции копания при расчетном коэффициенте наполнения ковша, равном коэффициенту разрыхления грунта, составит:

= 150 · 0,5 = 75 кДж.

Мощность, затрачиваемая на копание грунта с учетом КПД привода и 80% ее реализации в этом режиме:

= 55,1·0,58·0,8 = 25,57 кВт.

Расчетная продолжительность копания:

=75 / 25,57 = 2,93 с.

Продолжительность поворота платформы на угол рад в прямом () и возвратном () направлениях:

= 5,61 с;

= 5,24 с.

Экспериментально установлено, что на опускание ковша в забой затрачивается примерно 30% времени рабочего цикла. Примерно половина этого движения (до уровня стоянки экскаватора) совмещается с поворотным движением платформы. Вторая же половина (ниже уровня стоянки), выполняемая без совмещения с другими учитываемыми в расчете рабочими движениями, составляет примерно 15% продолжительности рабочего цикла, с учетом чего:

= (2,93 + 5,61 + 5,24) / (1 - 0,15) = 16,21 с.

Техническую производительность (м³/ч) траншейных (цепных) экскаваторов определяют по формуле

, (4)

где - ширина и высота скребка, м; - скорость движения скребковой цепи, м/с; =0,35…0,75 – коэффициент заполнения экскаваторных емкостей, зависящий от характера грунта, толщины срезаемой стружки, длины и формы забоя, угла наклона рабочей цепи к горизонту; - коэффициент разрыхления грунта (табл. 2).

Техническая производительность (м³/ч) траншейных роторных экскаваторов обеспечивается ковшами вместимостью (м³) и частотой вращения ротора (об/мин) в соответствии с зависимостью:

, (5)

где =0,8...1,1 - коэффициент наполнения ковшей (меньшие значения для мелкофракционных сыпучих и липких грунтов, большие - для сыпучих кусковатых грунтов); - коэффициент разрыхления грунта (табл. 2).

Максимальная скорость передвижения экскаватора, которую он способен реализовать при заданной площади поперечного сечения траншеи, определяется по формуле

, (6)

где - площадь поперечного сечения траншеи, м².

Пример 2. Определить максимально возможную скорость передвижения (подачи) роторного траншейного экскаватора ЭТР-204, разрабатывающего траншею глубиной = 2 м, шириной по дну В = 1,2 м с откосами с началом от дна h = 0,8 м при ширине по верху = 2,02 м в суглинистом грунте IV категории. Вместимость одного ковша q = 140 л; число ковшей на роторе z = 14; частота вращения ротора 1,24 об/мин.

Принимаем коэффициент наполнения ковшей = 0,9; коэффициент разрыхления грунта (см. табл. 1) = 1,3. Технически возможная производительность по условию выноса грунта ковшами (5):

= 60 · 0,14 · 14 · 1,24 · 0,9 / 1,3 = 100,96 м³/ч.

Площадь поперечного сечения траншеи:

= (1,2 + 2,02) (2 - 0,8) / 2 + 1,2 · 0,8 = 2,89 м².

Максимально возможная скорость подачи:

= 100,96 / 2,89 = 34,93 м/ч.

4. Задание на расчетную работу

1. Определить техническую и эксплуатационную производительность одноковшового экскаватора (исходные данные приведены в табл. 3).

2. Определить техническую и эксплуатационную производительность, максимально возможную скорость передвижения траншейного экскаватора, разрабатывающего траншею (исходные данные приведены в табл. 4).

Вариант расчета принимается по двум последним цифрам зачетной книжки.

Таблица 3