Politechnika Wrocławska Wrocław 14.05.2009 r.

Wydział Geoinżynierii,

Górnictwa i Geologii

PROJEKT Z EKSPLOATACJI

ODKRYWKOWEJ II

Temat: Analiza technologiczna pracy koparki kołowej typu SRs-630

Prowadzący: Wykonał:

dr inż. Henryk Wojtkiewicz Tomasz Woźniak

Moc napędu koła czerpakowego N₀=350 kW

Średnica koła czerpakowego D=6,5 m

Pojemność czerpaka q=0,7 m³

Liczba czerpaków na kole urabiającym z=10szt.

Liczba wysypów n_w =42 ¹/_min n_w ±Δ=10 ¹/_min

Max. wysokość wzniosu osi koła ponad poziom roboczy h_rg=18 m

Długość wysięgnika mierzona od osi koła do osi tylnego

przegubu wysięgnika K=24 m

Odległość osi tylnego przegubu od pionowej osi koparki e=2,0 m

Wysokość usytuowania osi tylnego przegubu wysięgnika

od poziomu roboczego y=7,0 m

Graniczny kąt przyłożenia koła naczyniowego względem

calizny (lewy lub prawy) Η _{l, p}=52°

Zewnętrzny jednostronny gabaryt długości podwozia koparki F=12 m

Zewnętrzny jednostronny gabaryt szerokości podwozia koparki E=10 m

Max. odległość załadunku l_z=32 m

Grubość dolnego płata konstrukcji wysięgnika koła czerpakowego d=0,6 m

Ciężar objętościowy γ₀=2,0 t/m³

Klasa urabialności gruntu IV klasa

Promień zaokrąglenia czerpaka r= 0,0 m

Współczynnik rozluźnienia gruntu k_r=1,35

Współczynnik wypełnienia czerpaka k_w=1

1. Promień urabiania i kąty pochylenia wysięgnika urabiającego w funkcji wysokości urabiania.

hr [m]	Pu [m]	β [°]
wznios koła naczyniowego	promień urabiania	kąt wzniosu wysięgnika
3,250	25,705	-8,989
6,500	25,995	-1,194
9,750	25,842	6,580
13,000	25,238	14,478
16,250	24,146	22,670

Wartość ujemna kąta
świadczy o pochyleniu wysięgnika roboczego poniżej jego poziomego położenia konstrukcyjnego.

Obliczenie maksymalnego promienia urabiania.

P_max= K+e

P_max= 24+2,0=26 [m]

2. Obliczanie kątów granicznych pochylenia skarpy bocznej zabierki w funkcji jej wysokości.

Pg= 24,150 [m]

Pd= 25,710 [m]

-warunek, aby koparka nie wyszła z zabierki

=
- H _{l p}

l_gr= P_d*sin

=38 [°]

l_gr=25,71 *sin38°=15,83 [m]

- warunek podwozia

l^t_gr= E (l_gr)+1

l^t_gr= 16 [m]

= arctg

= arctg

Tabela nr 2.

hr [m]	αbgr[°]	α^t bgr[°]
wznios koła naczyniowego	promień urabiania	kąt wzniosu wysięgnika
3,25	0,00	0,00
6,50	21,34	24,46
9,75	38,00	42,29
13,00	49,52	53,76
16,25	57,38	61,20

3. Obliczenie maksymalnej odległości osi trasy koparki od wewnętrznej skarpy bocznej w funkcji wysokości zabierki i przyjętego pochylenia skarpy bocznej.

0,5D
h_r
h_rg

l_max= P_g-(h_r-0,5D)*ctg

Tabela nr 3.

hr	[20°]	[25°]	[30°]	[35°]	[40°]	[45°]	[50°]	[55°]
lmax
3,25	24,15	24,15	24,15	24,15	24,15	24,15	24,15	24,15
6,50	15,22	17,18	18,52	19,51	20,28	20,90	21,42	21,87
9,75	6,29	10,21	12,89	14,87	16,40	17,65	18,70	19,60
13,00	-2,64	3,24	7,26	10,23	12,53	14,40	15,97	17,32
16,25	-11,57	-3,73	1,63	5,58	8,66	11,15	13,24	15,05

Tabela nr 3.c.d.

[60°]	[65°]	[70°]	[75°]	[80°]	[85°]
lmax [m]
24,15	24,15	24,15	24,15	24,15	24,15
22,27	22,63	22,97	23,28	23,58	23,87
20,40	21,12	21,78	22,41	23,00	23,58
18,52	19,60	20,60	21,54	22,43	23,30
16,64	18,09	19,42	20,67	21,86	23,01

4. Obliczenie minimalnego pochylenia skarpy bocznej w funkcji wysokości zabierki i odległości osi trasy koparki od skarpy bocznej.

= arctg

lgr
l
l_max

Tabela nr 4

hr [m]	[°]
		15,83	17,09	18,35	19,61	20,87	22,13	23,39	24,15
3,25	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
6,50	17,73	20,05	23,03	26,98	32,38	40,06	51,29	60,42
9,75	32,99	36,60	40,94	46,21	52,59	60,27	69,33	75,41
13,00	46,02	50,12	54,76	60,01	65,87	72,32	79,27	83,63
16,25	57,39	61,51	65,97	70,77	75,86	81,19	86,67	-89,98

5. Obliczenie zewnętrznej dolnej szerokości zabierki w funkcji dolnego zewnętrznego kąta obrotu wysięgnika urabiającego.

B_zd = P_d * sin
_zd

Tabela nr 5.

zd[°]	Bzd [m]
dolny zewnętrzny kąt obrotu wysięgnika urabiającego	zewnętrzna dolna szerokość zabierki
-30,00	-12,86
-25,00	-10,87
-20,00	-8,79
-15,00	-6,65
-10,00	-4,46
-5,00	-2,24
0,00	0,00
5,00	2,24
10,00	4,46
15,00	6,65
20,00	8,79
25,00	10,87
30,00	12,86

6. Obliczenie zewnętrznej górnej szerokości zabierki w funkcji zewnętrznego górnego kąta obrotu wysięgnika urabiającego, pochylenia skarpy bocznej i wysokości zabierki.

'

B_zg = B_zd - h_rg * ctg

Tabela nr 6

hr [m]	Bzg [m]							zd[°]
		[°]	[°]	[°]	[°]	[°]	[°]		[°]
		60	65	70	75	80	85	90
	3,25	-14,73	-14,37	-14,04	-13,73	-13,43	-13,14	-12,86	-30
		-10,67	-10,31	-9,98	-9,66	-9,37	-9,08	-8,79	-20
		-6,34	-5,98	-5,65	-5,34	-5,04	-4,75	-4,46	-10
		-1,88	-1,52	-1,18	-0,87	-0,57	-0,28	0,00	0
		2,59	2,95	3,28	3,59	3,89	4,18	4,46	10
		6,92	7,28	7,61	7,92	8,22	8,51	8,79	20
		10,98	11,34	11,67	11,98	12,28	12,57	12,86	30
	6,5	-16,61	-15,89	-15,22	-14,60	-14,00	-13,42	-12,86	-30
		-12,55	-11,82	-11,16	-10,54	-9,94	-9,36	-8,79	-20
		-8,22	-7,50	-6,83	-6,21	-5,61	-5,03	-4,46	-10
		-3,75	-3,03	-2,37	-1,74	-1,15	-0,57	0,00	0
		0,71	1,43	2,10	2,72	3,32	3,90	4,46	10
		5,04	5,76	6,43	7,05	7,65	8,22	8,79	20
		9,10	9,82	10,49	11,11	11,71	12,29	12,86	30
	9,75	-18,48	-17,40	-16,40	-15,47	-14,57	-13,71	-12,86	-30
		-14,42	-13,34	-12,34	-11,41	-10,51	-9,65	-8,79	-20
		-10,09	-9,01	-8,01	-7,08	-6,18	-5,32	-4,46	-10
		-5,63	-4,55	-3,55	-2,61	-1,72	-0,85	0,00	0
		-1,16	-0,08	0,92	1,85	2,75	3,61	4,46	10
		3,16	4,25	5,24	6,18	7,07	7,94	8,79	20
		7,23	8,31	9,31	10,24	11,14	12,00	12,86	30
	13	-20,36	-18,92	-17,59	-16,34	-15,15	-13,99	-12,86	-30
		-16,30	-14,86	-13,52	-12,28	-11,09	-9,93	-8,79	-20
		-11,97	-10,53	-9,20	-7,95	-6,76	-5,60	-4,46	-10
		-7,51	-6,06	-4,73	-3,48	-2,29	-1,14	0,00	0
		-3,04	-1,60	-0,27	0,98	2,17	3,33	4,46	10
		1,29	2,73	4,06	5,31	6,50	7,66	8,79	20
		5,35	6,79	8,12	9,37	10,56	11,72	12,86	30
	16,25	-22,24	-20,43	-18,77	-17,21	-15,72	-14,28	-12,86	-30
		-18,18	-16,37	-14,71	-13,15	-11,66	-10,22	-8,79	-20
		-13,85	-12,04	-10,38	-8,82	-7,33	-5,89	-4,46	-10
		-9,38	-7,58	-5,91	-4,35	-2,87	-1,42	0,00	0
		-4,92	-3,11	-1,45	0,11	1,60	3,04	4,46	10
		-0,59	1,22	2,88	4,44	5,93	7,37	8,79	20
		3,47	5,28	6,94	8,50	9,99	11,43	12,86	30

7. Obliczenie zewnętrznej górnej szerokości zabierki w funkcji zewnętrznego dolnego kąta obrotu wysięgnika urabiającego, pochylenia skarpy bocznej zabierki, przy wewnętrznym górnym kącie obrotu wysięgnika urabiającego równym 90°.

B = P_g + B_zd - h_rg * ctg

Tabela nr 7

hr [m]	B [m]							zd[°]
		[°]	[°]	[°]	[°]	[°]	[°]	[°]
		60	65	70	75	80	85	90
	3,250	9,42	9,78	10,11	10,42	10,72	11,01	11,30	-30
		13,48	13,84	14,17	14,49	14,78	15,07	15,36	-20
		17,81	18,17	18,50	18,81	19,11	19,40	19,69	-10
		22,27	22,63	22,97	23,28	23,58	23,87	24,15	0
		26,74	27,10	27,43	27,74	28,04	28,33	28,61	10
		31,07	31,43	31,76	32,07	32,37	32,66	32,94	20
		35,13	35,49	35,82	36,13	36,43	36,72	37,01	30
	6,500	7,54	8,26	8,93	9,55	10,15	10,73	11,30	-30
		11,60	12,33	12,99	13,61	14,21	14,79	15,36	-20
		15,93	16,65	17,32	17,94	18,54	19,12	19,69	-10
		20,40	21,12	21,78	22,41	23,00	23,58	24,15	0
		24,86	25,58	26,25	26,87	27,47	28,05	28,61	10
		29,19	29,91	30,58	31,20	31,80	32,37	32,94	20
		33,25	33,97	34,64	35,26	35,86	36,44	37,01	30
	9,75	5,67	6,75	7,75	8,68	9,58	10,44	11,30	-30
		9,73	10,81	11,81	12,74	13,64	14,50	15,36	-20
		14,06	15,14	16,14	17,07	17,97	18,83	19,69	-10
		18,52	19,60	20,60	21,54	22,43	23,30	24,15	0
		22,99	24,07	25,07	26,00	26,90	27,76	28,61	10
		27,31	28,40	29,39	30,33	31,22	32,09	32,94	20
		31,38	32,46	33,46	34,39	35,29	36,15	37,01	30
	13,00	3,79	5,23	6,56	7,81	9,00	10,16	11,30	-30
		7,85	9,29	10,63	11,87	13,06	14,22	15,36	-20
		12,18	13,62	14,95	16,20	17,39	18,55	19,69	-10
		16,64	18,09	19,42	20,67	21,86	23,01	24,15	0
		21,11	22,55	23,88	25,13	26,32	27,48	28,61	10
		25,44	26,88	28,21	29,46	30,65	31,81	32,94	20
		29,50	30,94	32,27	33,52	34,71	35,87	37,01	30
	16,250	1,91	3,72	5,38	6,94	8,43	9,87	11,30	-30
		5,97	7,78	9,44	11,00	12,49	13,93	15,36	-20
		10,30	12,11	13,77	15,33	16,82	18,26	19,69	-10
		14,77	16,57	18,24	19,80	21,28	22,73	24,15	0
		19,23	21,04	22,70	24,26	25,75	27,19	28,61	10
		23,56	25,37	27,03	28,59	30,08	31,52	32,94	20
		27,62	29,43	31,09	32,65	34,14	35,58	37,01	30

Obliczenia szerokości zabierki w funkcji zewnętrznego dolnego kąta obrotu wysięgnika urabiającego przy granicznym pochyleniu skarpy bocznej w zależności od wysokości urabianego piętra.

B = P_g + B_zd - H_max * ctg

H_max = h_r + 0,2 * D

Tabela nr 8

α^t bgr [°]	0,00	21,74	38,57	50,11	57,92
Hmax[m[	4,55	7,8	11,05	14,3	17,55
hr[m]	3,25	6,5	9,75	13	16,25
	B [m]
zd[°]
-30	-	-8,26	-2,56	-0,66	0,29
-25	-	-6,28	-0,57	1,33	2,28
-20	-	-4,20	1,50	3,40	4,35
-15	-	-2,06	3,64	5,54	6,49
-10	-	0,13	5,83	7,73	8,68
-5	-	2,35	8,05	9,96	10,91
0	-	4,59	10,30	12,20	13,15
5	-	6,83	12,54	14,44	15,39
10	-	9,05	14,76	16,66	17,61
15	-	11,24	16,95	18,85	19,80
20	-	13,38	19,09	20,99	21,94
25	-	15,46	21,16	23,06	24,01
30	-	17,45	23,15	25,05	26,00

8. Obliczenie granicznego pochylenia skarpy czołowej zabierki w funkcji jej wysokości.

f₁= P_u -

f₁= 2,02[m]

f₂= 1,5 [m]

f = f₁ + f₂ = 3,52 [m]

= arctg

Tabela nr 9

hr[m]	Hmax[m]	[°]
wznios koła naczyniowego	graniczny kąt pochylenia skarpy bocznej	graniczny kąt pochylenia skarpy bocznej
3,25	4,55	0,00
6,5	7,8	20,65
9,75	11,05	37,00
13	14,3	48,50
16,25	17,55	56,44

9. Obliczenie maksymalnej wartości zabioru w funkcji wysokości zabierki i pochylenia skarpy czołowej ze względu na możliwość dojazdu do czoła zabierki.

Z₁ = P_g - (F + f) -

Tabela nr 10

	[°]
hr[m]	10	20	30	40	50	60	70	80	90
3,25	8,63	8,63	8,63	8,63	8,63	8,63	8,63	8,63	8,625525
6,5	-9,81	-0,30	3,00	4,75	5,90	6,75	7,44	8,05	8,625525
9,75	-28,24	-9,23	-2,63	0,88	3,17	4,87	6,26	7,48	8,625525
13	-46,67	-18,16	-8,26	-2,99	0,44	3,00	5,08	6,91	8,625525
16,25	-65,10	-27,09	-13,89	-6,87	-2,28	1,12	3,89	6,33	8,625525

10a. Obliczenie maksymalnej wartości zabioru z uwagi na możliwość zetknięcia się konstrukcji wysięgnika urabiającego z górną krawędzią drugiego stopnia w zabierce (licząc od góry).

przyjęto t = 0,45

Tabela nr 11

		Z2 [m]
hr[m]	[°]	10°	20°	30°	40°	50°	60°	70°	80°
3,25	-8,99	-0,16	-29,05	-18,53	-14,87	-12,93	-11,66	-10,71	-9,95
6,50	-1,19	-0,02	-65,13	-54,61	-50,95	-49,01	-47,74	-46,79	-46,03
9,75	6,58	0,11	7,19	17,71	21,37	23,32	24,58	25,53	26,30
13,00	14,48	0,25	-7,81	2,72	6,37	8,32	9,59	10,53	11,30
16,25	22,67	0,40	-11,72	-1,20	2,46	4,40	5,67	6,62	7,38

10. Prognoza wydajności.

1. Wydajność teoretyczna.

Q_o= 60 * q * n_w

Q_o= 60 * 0,7* 42 =1764 [m³/h]

2. Wydajność techniczna.

Q_t = Q_o

k_w - współczynnik wypełnienia czerpaka,

k_r - współczynnik rozluźnienia,

Klasa urabialności gruntu - IV

k_w=1

k_r=1,35

Q_t = 914,67 [m³/h]

10.3.Wydajność efektywna.

Q_e = Q_t *

- współczynnik sierpowatości urabianych pasm,

- współczynnik ruchów manewrowych niezbędny do procesów koparki,

- współczynnik rozruchu i hamowania w końcowych strefach urabianych,

= 0,90

Q_e = 825,5 [m³/h]

10.4.Wydajność ruchowa.

Q_r = Q_e*
*

- współczynnik uwzględniający straty wydajności na końcówkach frontu eksploatacyjnego skutkiem zmiennych parametrów geometrycznych urabianej zabierki,

- współczynnik strat losowych (kamienie, bryły),

= 0,95

= 0,95

Q_r = 745 [m³/h]

10.5.Wydajność ruchowa z uwzględnieniem oporów kopania.

Wydajność ruchowa

825,5*0,8*0,95= 627,4
/h

- współczynnik uwzględniający straty wydajności w końcówkach frontu

eksploatacyjnego skutkiem zmiennych parametrów geometrycznych

urabianej zabierki, przyjęto = 0,8

- współczynnik strat losowych, przyjęto = 0,95 (nie występują warunki, które mogłyby wpłynąć w sposób szczególny na postoje, zatrzymania i inne straty czasowe)

Współczynnik k_lsk:

k_lsk=
[kN/m]

Q_t - wydajność techniczna [m³/h],

N_o - moc nominalna napędu koła czerpakowego [kW],

- sprawność całkowita napędu,

n_w - liczba wysypów [1/min],

r - promień zaokrąglenia między krawędziami skrawającymi czerpaka [m],

D - średnica koła czerpakowego [m],

- kąt urabiania [°].

Q tech	1306,67	1006,67	706,67	406,67	106,67
kLsk	113,45	132,59	162,24	219,12	438,09

11. Sterowanie wysokością urabianych stopni

- sterowanie wysokością urabianych stopni

przyjęto:

1306,67 [
/h]

42

- dla wysokości piętra h = 0,5 D

	1306,67	1006,67	706,67	406,67	106,67
	171,55	197,26	237,60	316,07	622,72

- dla wysokości piętra h = 0,3 D

	1306,67	1006,67	706,67	406,67	106,67
	228,63	260,95	312,01	412,04	805,98

- dla wysokości piętra h = 0,7 D

	1306,67	1006,67	706,67	406,67	106,67
	140,29	162,60	197,36	264,51	524,95

12. Sterowanie ilością wysypów

-dla n_w = 32

Qtech = 995,56[m³/h]

	995,56	845,56	695,56	545,56	395,56	245,56	95,56
	216,22	237,57	265,19	303,11	360,28	462,74	750,56

- dla n_w = 42

Qtech = 1306,67[m³/h]

	1306,67	1106,67	906,67	706,67	506,67	306,67	106,67
	160,45	177,34	199,24	229,44	275,40	359,69	619,55

- dla n_w = 52

Qtech = 1617,78[m³/h]

	1617,78	1367,78	1117,78	867,78	617,78	367,78	117,78
	126,12	140,20	158,44	183,62	222,14	293,75	529,43

5. OBLICZENIA DOTYCZĄCE ZABIEREK

5.1. Zabierka czołowa

a. Dane podstawowe

α_b = 58° α_c = 56° ψ_zd = 30° h_r = 3,25m h₀ = 0 m

b. Promień urabiania na i-tym stopniu

stopień 0

stopień 1

stopień 2

stopień 3

stopień 4

c. Zewnętrzna szerokość zabierki

d. zewnętrzny dolny kąt obrotu wysięgnika

stopień 0

stopień 1

stopień 2

stopień 3

stopień 4

e. wewnętrzny górny kąt obrotu wysięgnika

stopień 0

stopień 1

stopień 2

stopień 3

stopień 4

5.2. Zabierka boczna

a. Dane podstawowe

α_b = 58° α_c = 56° h_r = 3,25 m h₀ = 0 m

b. Zewnętrzna szerokość zabierki

c. zewnętrzny dolny kąt obrotu wysięgnika

stopień 0

stopień 1

stopień 2

stopień 3

stopień 4

d. Przesunięcie koparki w celu urobienia kolejnego pasma

stopień 0-1

stopień 1-2

stopień 2-3

stopień 3-4

e. wewnętrzny górny kąt obrotu wysięgnika

stopień 0

stopień 1

stopień 2

stopień 3

stopień 4

20

---