Akademia Górniczo - Hutnicza

im. Stanisława Staszica w Krakowie

Temat: Dobór parametrów technologicznych pracy koparki wielonaczyniowej kołowej

Spis treści

I. Określenie wydajności koparki
a)wydajność teoretyczna…………………………………………………………....3
b)wydajność techniczna……………………………………………………………..3
c)wydajność efektywna…………………………………………………………......3
d)wydajność eksploatacyjna………………………………………………………...4

II. Określenie parametrów technologii pracy koparki wielonaczyniowej

1)Podstawowe dane technologiczne koparki

a)promień urabiania koparki w położeniu koła naczyniowego

na wysokości h_rmax oraz H_d……………………………………………………….4

b)kąt pochylenia wysięgnika w położeniu koła naczyniowego

na wysokości h_rmax oraz H_d ………………………………………………………4

c)maksymalny promień urabiania ……………………………………………….....5

d)promień urabiania na poziomie roboczym……………………………………......5

2)Pionowy podział zabierki

a)podział piętra na stopnie………………………………………………………..…5

3)Określenie parametrów roboczych koparki przy urabianiu

poszczególnych stopni
a)wysokość położenia osi koła urabiającego h_ri………………………………..…...6

b)promień urabiania koparki na wysokości położenia koła h_ri………………….….6

c)kąt pochylenia wysięgnika urabiającego na wysokości

położenia koła h_ri………………………………………………………………….6

d)zależność promienia urabiania i kąta pochylenia wysięgnika

od wysokości h_ri…………………………………………………………………..7

4)Wykonanie skarpy czołowej

a)kąt nachylenia skarpy czołowej……………………………………………..…….7

b)wielkość zabioru……………………………………………………………….….7

III. Obliczenie geometrii frontu roboczego

a)obliczenie szerokości zabierki czołowej………………………………………..…8

IV. Obliczenie wysięgów bocznych i czołowych

a)wolny teoretyczny wysięg czołowy…………………………………………….....9
b)wolny rzeczywisty wysięg czołowy………………………………………………9

c)wolny teoretyczny wysięg boczny…………………………………………….......9
d)wolny rzeczywisty wysięg boczny………………………………………………..9

V. Spis załączników………………………………………………………………………...9

1) załącznik-pionowy model technologiczny dobranej koparki

wielonaczyniowej kołowej
2) załącznik-poziomy model technologiczny dobranej koparki

wielonaczyniowej kołowej
3) załącznik-pionowy podział zabierki
4) załącznik-promienie urabiania i kąty nachylenia wysięgnika

5) załącznik-zestawienie danych tablicowych koparki KWK 1800c

Cel projektu

Opracowanie modelu technologicznego urabiania z określeniem najważniejszych charakterystycznych punktów i wartości opisujących pracę koparki przy odpowiednich danych. Poznanie idei pracy koparki, jej parametrów przy urabianiu.

Założenia

Średnia wysokość piętra [m]	17 zmienione po konsultacjach z wys. 19,5
Koparka	KWK-1800c
Materiał	Glina-zwałowa

Obliczenia

I. Określenie wydajności koparki

a) wydajność teoretyczna

[m³/h]
gdzie,
V-pojemność czerpaków [m³]
n -ilość wysypów [min^-1]

dla KWK 1800c mamy:
V=1,8 m³
n=58 min^-1

Q_t=6264 m³/godz

Natomiast wartość odczytana z tabeli Q_t=4500 m³/godz i ją przyjmujemy w dalszych obliczeniach

b)wydajność techniczna

[m³/h]

gdzie,
k_w=0,75 i jest to współczynnik wypełnienia czerpaka
k_r=1,4 i jest to współczynnik rozluzowania urobku

Q_tech=2410,7 m³/h

c)wydajność efektywna

[m³/h]

gdzie,

β_m=0,95 i jest to wsp. strat związanych z ruchem manewrowym
β_x=1 i jest wsp. uwzględniający inne czynniki wpływające okresowo na zmniejszenie

wydajności

Q_ef=2290,2 m³/h

d)wydajność ruchowa (eksploatacyjna)

[m³/h]

gdzie,

β_t=0,93 i jest to wsp. strat na końcówkach frontu
β_l=0,94 i jest to wsp. strat losowych

Q_r=2002,1 m³/h

II. Określenie parametrów technologii pracy koparki wielonaczyniowej

1)Podstawowe dane technologiczne koparki

a)promienie urabiania koparki w położeniu koła naczyniowego na wysokości
h_{r max} oraz H_d

gdzie,

K=23,5 [m], jest to długość wysięgnika urabiającego
y=12 [m], jest to wysokość zawieszenia osi przegubu wysięgnika
R=6,25 [m], jest to promień koła naczyniowego
e=1,5 [m], jest to odległość osi tylnego przegubu od pionowej osi koparki

h_{r max}=16,73 [m], jest to maksymalny wznios osi koła ponad poziom roboczy

H_d=1,5 [m], jest to głębokość urabiania

b)kąt pochylenia wysięgnika w położeniu koła naczyniowego na wysokości
h_{r max} oraz H_d

gdzie,

K=23,5 [m], jest to długość wysięgnika urabiającego
y=12 [m], jest to wysokość zawieszenia osi przegubu wysięgnika
R=6,25 [m], jest to promień koła naczyniowego
e=1,5 [m], jest to odległość osi tylnego przegubu od pionowej osi koparki

h_{r max}=16,73 [m], jest to maksymalny wznios osi koła ponad poziom roboczy

H_d=1,5 [m], jest to głębokość urabiania

c)maksymalny promień urabiania

P_max=K+e=25m

gdzie,
K=23,5 [m], jest to długość wysięgnika urabiającego

e=1,5 [m], jest to odległość osi tylnego przegubu od pionowej osi koparki

d)promień urabiania na poziomie roboczym (poziomem roboczym jest poziom
dolny)

sprawdzenie:

gdzie,

K=23,5 [m], jest to długość wysięgnika urabiającego
y=12 [m], jest to wysokość zawieszenia osi przegubu wysięgnika
e=1,5 [m], jest to odległość osi tylnego przegubu od pionowej osi koparki

h_{r II}=6,25[m],jest to wysokość położenia koła naczyniowego na II stopniu zabierki

β_II- kąt nachylenia wysięgnika przy urobieniu II-ego stopnia

2)Pionowy podział skarpy wyrobiska

a)podział piętra na stopnie

wysokość piętra: H=17m (zmienione po konsultacjach z 19,5 m, gdyż przy wysokości piętra H=19,5m po dokonaniu podziału na stopnie h_rg było większe od h_{r max})

założenia:

gdzie,

D=12,5m , jest to średnica koła naczyniowego
h_i-wysokość stopnia [m]

a więc h_i=8,5m
poszczególne stopnie mają wysokość: h_I(g)=h_II(d)=8,5m

3)Określenie parametrów roboczych koparki przy urabianiu poszczególnych
stopni

a)wysokość położenia osi koła naczyniowego h_ri

[m]

gdzie,

n=2, jest to liczba stopni
h_i=8,5m, jest to wysokość stopnia

R=6,25m, jest to promień koła naczyniowego

i-numer stopnia

b)promień urabiania koparki na wysokości położenia koła h_ri

gdzie,

K=23,5 [m], jest to długość wysięgnika urabiającego
y=12 [m], jest to wysokość zawieszenia osi przegubu wysięgnika
e=1,5 [m], jest to odległość osi tylnego przegubu od pionowej osi koparki

h_ri -jest to wysokość położenia koła naczyniowego na i-tym stopniu zabierki

c)kąt pochylenia wysięgnika urabiającego na wysokości położenia koła h_ri

gdzie,
K=23,5 [m], jest to długość wysięgnika urabiającego
y=12 [m], jest to wysokość zawieszenia osi przegubu wysięgnika
h_ri -jest to wysokość położenia koła naczyniowego na i-tym stopniu zabierki
h_rI=14,75m
h_rII=6,25m

d)zależność promienia urabiania i kąta pochylenia wysięgnika od wysokości h_ri

4)Wykonanie skarpy czołowej

a)kąt nachylenia skarpy czołowej

gdzie,
α_c=50^o, jest to kąt nachylenia skarpy czołowej i bocznej odczytany z danych tablicowych
h_rg=14,75m, jest to wysokość położenia koła naczyniowego na górnym stopniu
R=6,25m, jest to promień koła naczyniowego
F=14,5m, jest to połowa długości podwozia koparki
f=2m, jest to odległość ograniczająca dojazd koparki do czoła skarpy mierzona w osi trasy koparki od czołowego gabarytu do dolnej krawędzi skarpy czołowej (zmieniona po konsultacjach z wartości f=3,9m na f=2m, gdyż przy wartości f=3,9m kąt α_{c gr}=52,9^o i był większy od α_c=50^o oraz Z₁<0)

Z-wielkość zabioru [m]

P_g=24,84m, jest to promień urabiania koparki na wysokości koła h_rI

b)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]

Z₁=P_g-(F+f)-(h_rg-R)ctgα_c=1,21m

gdzie,

P_g=24,84m, jest to promień urabiania koparki na wysokości koła h_rI

F=14,5m, jest to połowa długości podwozia koparki

f=2m, jest to odległość ograniczająca dojazd koparki do czoła skarpy mierzona w osi trasy koparki od czołowego gabarytu do dolnej krawędzi skarpy czołowej (zmieniona po konsultacjach z wartości f=3,9m na f=2m, gdyż przy wartości f=3,9m kąt α_{c gr}=52,9^o i był większy od α_c=50^o oraz Z₁<0)

h_rg=14,75m, jest to wysokość położenia koła naczyniowego na górnym stopniu

R=6,25m, jest to promień koła naczyniowego

α_c=50^o, jest to kąt nachylenia skarpy czołowej i bocznej odczytany z danych tablicowych

Z₂=x₁-x₂

gdzie,

d=1m, jest to odległość dolnej krawędzi konstrukcji wysięgnika od osi wysięgnika

t=0,5m, jest to graniczna odległość zbliżenia konstrukcji wysięgnika od krawędzi skarpy
h_II=8,5m, jest to wysokość stopnia drugiego
R=6,25m, jest to promień koła naczyniowego
β_g=6,72^o, jest to kąt wzniosu wysięgnika na górnym stopniu

α_c=50^o, jest to kąt nachylenia skarpy czołowej i bocznej odczytany z danych tablicowych

czyli
Z₂=40,23m-1,3m=38,93m

Z_max= min[1,21m ; 38,93m]Z_max=1,21m


III. Obliczenie geometrii frontu roboczego

a)obliczenie szerokości zabierki czołowej

B=B_wg+B_zg [m]
gdzie,
B_wg- wewnętrzna górna szerokość zabierki [m]
B_zg- zewnętrzna górna szerokość zabierki [m]

gdzie,
ψ_wg=46^o, jest to końcowy wewnętrzny kąt obrotu wysięgnika urabiającego na górnym stopniu
ψ_zd=46^o, jest to końcowy zewnętrzny kąt obrotu wysięgnika urabiającego na dolnym stopniu

P_d=24,29m, jest to promień urabiania na dolnym stopniu zabierki
P_g=24,84m, jest to promień urabiania na górnym stopniu zabierki

H=17m, jest to wysokość zabierki(piętra)
α_b=50^o_, jest to kąt nachylenia skarpy bocznej

A wiec po podstawieniu do równania na szerokość zabierki mamy:

B=17,87m+3,21m=21,08m

IV. Obliczenie wysięgów bocznych i czołowych

a)wolny teoretyczny wysięg czołowy
A_c^t=P_max-F=10,5m

b)wolny rzeczywisty wysięg czołowy
A_c^rz=P_max-(F+f)=8,5m

c)wolny teoretyczny wysięg boczny
A_b^t=P_max-E=15m

d)wolny rzeczywisty wysięg boczny
A_b^rz=P_max-(E+c)=13m

gdzie,

P_max=25m, jest to maksymalny promień urabiania
F=14,5m, jest to połowa długości podwozia koparki

E=10m, jest to połowa szerokości podwozia koparki

f=c= 2m, jest to odległość ograniczająca dojazd koparki do czoła(boku) skarpy mierzona w osi trasy koparki od czołowego(bocznego) gabarytu do dolnej krawędzi skarpy czołowej(bocznej)(zmieniona po konsultacjach z wartości f=3,9m na f=2m, gdyż przy wartości f=3,9m kąt α_{c gr}=52,9^o i był większy od α_c=50^o oraz Z₁<0)

V .Załączniki

1 załącznik-pionowy model technologiczny dobranej koparki wielonaczyniowej kołowej
2 załącznik-poziomy model technologiczny dobranej koparki wielonaczyniowej kołowej
3 załącznik-pionowy podział zabierki
4 załącznik-promienie urabiania i kąty nachylenia wysięgnika

5 załącznik-zestawienie danych tablicowych koparki KWK 1800c

V.5) Dane tablicowe koparki i inne podane przez prowadzącego

KWK 1800c

Wydajność teoretyczna Qo[m^3/godz]	4500
Jednostkowe opory kopania [kN/m]	85-120
Wysokość urabiania Hmax [m]	20
Pojemność czerpaków V[m^3]	1,8
Średnica koła naczyniowego D [m]	12,5
Liczba czerpaków [sztuk]	14
Liczba wysypów [min^-1]	58
Prędkość kopania [m/s]	2,6
Graniczny kąt przyłożenia κlewy=κprawy [^o]	50
Głębokość urabiania Hd[m]	1,5
Max wznios koła osi koła ponad poziom roboczy hrmax [m]	16,73
Wysokość zawieszenia osi przegubu wysięgnika y [m]	12
Długość wysięgnika K [m]	23,5
Odległość zawieszenia przegubu wysięgnika od osi obrotu e [m]
Długość podwozia 2F [m]	29
Szerokość podwozia 2E [m]	20
Prędkość jazdy [m/min]	3
Pozostałe dane:
Kąt nachylenia skarpy czołowej i bocznej αc [^o]	50
f do zabioru [m] (zmienione po konsultacjach)	2
Ψwg , ψzd [^o]	46
Współczynnik strat związanych z ruchem manewrowym βm	0,95
Współczynnik uwzględniający inne czynniki wpływające okresowo na zmniejszenie βx	1
Współczynnik strat na końcówkach frontu βt	0,93
Współczynnik strat losowych βl	0,94

1

---