AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA

im. Stanisława Staszica

w Krakowie

PROJEKT

Dobór parametrów technologicznych pracy koparki wielonaczyniowej kołowej.

Kucharski Dawid

III GIG ZOD Jaworzno

Grupa 1

Kraków 2013

Temat projektu:

Dobór parametrów technologicznych pracy koparki wielonaczyniowej kołowej.

Cel projektu:

Opracowanie modelu technologicznego urabiania z określeniem najważniejszych

charakterystycznych punktów i wartości opisujących prace koparki przy odpowiednich danych. Poznanie idei pracy koparki, jej parametrów przy urabianiu.

Dane projektowe:

• średnia wysokość piętra H = 30 [m]

• kąt nachylenia skarpy czołowej i bocznej αc = αb = 55 [º] (zmiana na 54⁰)

• odległość ograniczająca dojazd koparki do czoła skarpy mierzona w osi trasy koparki od czołowego gabarytu do dolnej krawędzi skarpy czołowej f = 4,5 [m]

• krańcowy wewn. kąt obrotu wysięgnika urabiającego na górnym stopniu Ψwg = 57[º]

• krańcowy zewn. kąt obrotu wysięgnika urabiającego na dolnym stopniu Ψzd = 57 [º]

• materiał urabiany – glina zwałowa

• współczynnik strat związanych z ruchem manewrowym βm = 0,84

• współczynnik uwzględniający inne czynności wpływające okresowo na zmniejszenie wydajności βx = 0,93

• współczynnik strat związanych z nieregularnością frontu roboczego βt = 0,9

• współczynnik strat losowych βl = 0,95

1. Obliczenie wydajności koparki

• Wydajność teoretyczna

Q_t = 60[m³/godz]

Q_t = 11040 [m³/godz]

• Wydajność techniczna

Q_tech = Q_t [m³/godz]

gdzie:

k_w – współczynnik wypełnienia czerpaka; dla gliny zwałowej k_w = 0,55

k_r – współczynnik rozluzowania urobku; dla gliny zwałowej k_s = 1,2

Q_tech = 2975,75 [m³/godz]

• Wydajność efektywna

Q_e = Q_tech [m³/godz]

Q_e = 2322,3123 [m³/godz]

• Wydajność ruchowa (eksploatacyjna)

Q_r = Q_e[m³/godz]

Q_r = 1985,57 [m³/godz]

V- pojemność czerpaka
n- ilość wysypów/min
kw- wsp. wypełnienia czerpaka
kr wsp. rozluzowania czerpaka
βm- wsp strat związany z ruchem manewrowym
βx- wsp uwzględniający inne czynności wpływajace na zmniejszenie wydajności
βt- wsp strat związanych z nieregularnością frontu roboczego
βl- straty losowe

Dobór koparki na podstawie wysokości zabierki H

Dane wejściowe:

• Rodzaj urabianej skały – glina zwałowa

• Średnia miąższość warstwy przeznaczonej do urabiania

  • H = 33 [m]

Do wyżej wymienionych danych została dobrana koparka wielonaczyniowa SchRs4000*37,5 posiadająca następujące parametry:

Wyszczególnienie	Symbol	SchRs 4000*50
Wydajność teoretyczna [m^3/godz]	Q.	11000
Wysokość urabiania [m]	H	37,5
Pojemność czerpaków [m^3]	V	4
Średnica koła naczyniowego [m]	D	17,3
Liczba czerpaków [sztuk]		16
liczba wysypów [1/min]	N	46
Prędkość kopania [m/s]		2,6
Graniczny kąt przyłożenia koła	K
- prawy		55
- lewy		47
Głębokość urabiania [m]	Hd	2,5
Maksymalny wznios osi koła ponad poziom roboczy [m]	Hrmax	34,04
Wysokość zawieszenia osi przegubu wysiegnika [m]	Y	19,6
Długość wysięgnika [m] .	K	44,2
Odległość zawieszenia przegubu wysięgnika od osi obrotu	E	3
Gabaryty podwozia
długość[m]	2F	34
szerokość [m] , .	2E	30
Prędkość jazdy [m/min]		1.8-9

1. Określenie parametrów technologii pracy koparki wielonaczyniowej

1. Podstawowe dane technologiczne koparki

Promień urabiania koparki w położeniu koła naczyniowego na wysokości h_rmax

P_hrmax = + e [m]

$$P_{\text{hrmax}} = \sqrt{{44,2}^{2} - \left( 34,04 - 19,6 \right)^{2}} + 3 = 44,77\left\lbrack m \right\rbrack$$

Promień urabiania koparki w położeniu koła naczyniowego na wysokości H_d

P_Hd = x+e

gdzie: K² = x² + (y+H_d-R)²

x =

P_Hd =+e

$$P_{\text{Hd}} = \sqrt{{44,2}^{2} - \left( 19,6 + 2,5 - 8,65 \right)^{2}} + 3 = 45,10\left\lbrack m \right\rbrack$$

Kąt położenia wysięgnika w położeniu koła naczyniowego na wysokości h_rmax

$$+ \beta_{max = arcsin\frac{34,04 - 19,6}{44,2} = 19,06}$$

Kąt położenia wysięgnika w położeniu koła naczyniowego na wysokości H_d

$\text{\ arcsin}\frac{19,6 - 2,5 - 8,65}{44,2} = 17,71$

Maksymalny promień urabiania

P_max = K+e

P_max = 44,2+3 = 45,2 [m]

Promień urabiania na poziomie roboczym

$$P_{r} = \sqrt{{44,2}^{2} - \left( 8,65 - 19,6 \right)^{2}} + 3 = 45,82\left\lbrack m \right\rbrack$$

hrmax- Maksymalny wznios osi koła ponad poziom roboczy
y - Wysokość zawieszenia osi przegubu wysięgnika
k - Długość wysięgnika
Hd - Głębokość urabiania
R - Promień koła naczyniowego

1. Pionowy podział skarpy wyrobiska

Podział piętra na stopnie

Wysokość stopnia h_i zabierki o wysokości H wyznaczona z zależności:

;

D = 17,3 [m]; H = 33 [m]

[m]

D- średnica koła naczyniowego[m]
hi- wysokość stopnia

Z zależności i danych w/w wynika, że zabierka może zostać podzielona na następujące stopnie. Podział ten wygląda następująco:

h_I = h_g = 9 [m]

h_II =12 [m]

h_III = h_d = 12 [m]

1. Określenie parametrów roboczych koparki przy urabianiu poszczególnych stopni

Wysokość położenia osi koła urabiającego h_ri

Dla stopni równych
Dla stopni różnych

h_rg = (3-1)11+8,65 = 32,65 [m] 30,65

h_rII = (3-2)11+8,65 = 20,65 [m] 19,,65

h_rd = (3-3)11+8,65 = 8,65 [m] = R

Promień urabiania koparki na wysokości położenia koła urabiającego h_ri

$$P_{g} = \sqrt{{44,2}^{2} - \left( 30,65 - 19,6 \right)^{2}} + 3$$

45,79 [m]

$P_{g} = \sqrt{{44,2}^{2} - \left( 19,65 - 19,6 \right)^{2}} + 3$

47,19 [m]

$$P_{g} = \sqrt{{44,2}^{2} - \left( 8,65 - 19,6 \right)^{2}} + 3$$

45,82 [m]

Obliczenia sprawdzające

gdzie: cos() – kąt wychylenia wysięgnika przy urabianiu i-tego stopnia [º]

$$\beta_{rg = arcsin\frac{30,65 - 19,6}{44,2} = 14,47\lbrack \circ \rbrack}$$

$\beta_{rII = arcsin\frac{19,65 - 19,6}{44,2} = 0,06\lbrack \circ \rbrack}$

$$\beta_{rIII = arcsin\frac{8,65 - 19,6}{44,2} = - 14,34\lbrack \circ \rbrack}$$

Promień urabiania koparki na wysokości położenia koła urabiającego h_ri (zależność P_i i β_i od wysokości h_ri)

P_g = 44, 2cos(14,47) + 3 = 45, 79 [m]

P_II = 44, 2cos(0,06) + 3 = 47, 19 [m]

P_d = 44, 2cos(−14,34) + 3 = 45, 82 [m]

1. Wykonanie skarpy czołowej

Kąt nachylenia skarpy czolowej.
Jest podany i wynosi -	55	[°]

Wielkość zabioru

Z_max = min[Z₁;Z₂]

gdzie: Z₁ – wielkość zabioru ograniczona dojazdem koparki do skarpy czołowej [m]

Z₂ - wielkość zabioru ograniczona możliwością zetknięcia się konstrukcji

wysięgnika z krawędzią stopnia [m]

gdzie: F – zewn. Jednostronny gabaryt długości podwozia koparki; F = 17 [m]

f – odległość ograniczająca dojazd koparki do czoła skarpy mierzona w osi

trasy koparki od czołowego gabarytu do dolnej krawędzi skarpy czołowej

[m]

Z₁ = 44, 2 − (17+5) − (35,65−8,65)ctg55^∘ = 3, 3[m]

Z₂ = x₁ – x₂

gdzie: d – odległość dolnej krawędzi wysięgnika od osi wysięgnika; d = 1 [m]

t – graniczna odległość zbliżenia konstrukcji wysięgnika od krawędzi skarpy

t = 1 [m]

$$x_{1} = \frac{8,65 {cos21,29}^{\circ} - (1 + 1)}{{sin21,29}^{\circ}} = 16,68\lbrack m\rbrack$$

po uzgodnionej zmianie

Gdzie:

h_II – wysokość drugiego stopnia [m]

$$x_{2} = 12ctg54 - \sqrt{12 \left( 17,3 - 12 \right)} = 0,78\lbrack m\rbrack$$

Z₂=X₁-X₂= 16,68- 0,78= 15,9[m]

Szerokość zabierki

gdzie: B_wg – wewn. górna szerokość zabierki [m]

B_zg – zewn. górna szerokość zabierki [m]

B_wg = 44, 2 • sin45^∘ = 31, 25[m]

B_zg = 45 − 33 • ctg55^∘ = 21, 9[m]

Szerokość zabierki

B = 31, 25 + 21, 9

Zewnętrzna dolna szerokość zabierki

B_zd = 45, 82 • sin45^∘ = 32, 39

ψwg - krańcowy wewnętrzny kąt obrotu wysięgnika na górnym stopniu.
ψzd - krańcowy zewnętrzny kąt obrotu wysięgnika na dolnym stopniu.