Zaprojektować układ załadowczo-transportowy dla wkopu na odpady z pieca szybowego Huty Miedzi „GŁOGÓW”. Wkop będzie w piaskach i żwirach suchych o wymaganej zdolności produkcyjnej 6600 t/dobę.

Kopalnia ma pracować na trzy zmiany przez 189 dni w roku. Urabianie i załadunek koparkami łyżkowymi, transport samochodami, wyładunek na składowisku otwartym wywrotkami na krawędzi skarpy -formowanie nasypu pod autostradę. W początkowej fazie pracy zostanie zdjęty humus. Pewna część, która zostanie przewieziona i rozplanowany na budowanych polach golfowych, gdzie w przyszłości zostanie zapewniona ludziom miasta Głogowa rozrywka. Natomiast druga część humusu zostanie przewieziona do miasta i rozplanowana w parkach, gdzie jest brak zieleni i w miejsca gdzie nie ma odpowiedniej gleby do uprawy zieleni.

Charakterystyka trasy odwozowej.

ODCINEK	nazwa odcinka trasy	rodzaj nawierzchni	długość	nachylenie i kierunek jazdy		prędkość
				spadek	wznios
	droga od miej- sca załadunku do drogi trans- portowej na poziomie roboczym	gruntowa z koleinami	30	-	-	bez ograniczeń
A	droga na pozio- mie roboczym	gruntowa ulepszona	400	-	5	bez ograniczeń
B	rampa wyjazdo- wa z odkrywki	betonowa	40	-	18	bez ograniczeń
C	droga od rampy do drogi głównej	betonowa	200	5	-	bez ograniczeń
D	droga po tere- nie od odkry- wki do placu składowania	jezdnia z nawierzchnia matową	1500	10	-	ograniczona ściśle
E	wjazd na składowisko	gruntowa ulepszona	50	-	17	bez ograniczeń
F	droga po pozio- mie roboczym	gruntowa ubita	500	-	-	bez ograniczeń
	dojazd od drogi na składowisku do miejsca wyładunku	gruntowa z koleinami	40	-	-	ograniczona umiarkowa- nie

Objętość wkopu V=1243794 m³

1.Dobór koparek

Dane: zadania 6600/dobę, ciężar objętościowy piasek i żwir suchy w stanie rozluźnionym wynosi 1,66 t/m³, zadania w materiale rozluźnionym

m³/dobę.

Przewidywany czas przerw w pracy maszyn przyjęto na:

- planowane przerwy w pracy operatorów (dojście do maszyn, przerwa śniadaniowa)

- awarie maszyn

RAZEM: 3 godz./dobę

Efektywny czas pracy:

godz./dobę

Potrzebna wydajność efektywna załadunku:

m³/godz.

Przyjmuje jedna koparkę hydrauliczną M.-500H produkcji krajowej (osprzęt przedsiębierny) o pojemności łyżki 3 m³ i pionowym zasięgu urabiania nadpoziomowego 9,5 m.

1. Wydajność efektywna koparki M-500H (sprawdzenie słuszności doboru

maszyny do zadań)

DANE:

- pojemność czerpaka 3 m³

- potrzebna wysokość urabiania 7,5 m³

- kąt obrotu przy załadunku 120⁰

- klasa urabialności skał III

- łatwość spływania materiału po nachylonych powierzchniach B

OBLICZENIA:

- optymalna wysokość urabiania koparką o pojemności 3 m³ w skale III klasy

wynosi ok. 5,5m.

- potrzebna wysokość urabiania 7,5 m.

- wysokość urabiania w procentach wysokości optymalnej 7,5/5,5=136

- czas trwania cyklu koparki w skałach III klasy T_s=26,5 s

- współczynnik poprawkowy na kąt obrotu i wysokość urabiania k₀=0,84

- współczynnik urabialności i łatwości spływania materiału klasy IIIB k_m=1,1

- wydajność efektywna koparki w krótkich okresach załadunku przy pracy z

przerwami

[m³ rozl / min]

[m³ rozl / min]

lub

[m³ rozl / h]

- wydajność efektywna przy pracy ciągłej (bez przerw)

Q_s= [m³ rozl / min]

lub

Q_s= [m³ rozl / h]

Dobór koparki M-500H do zadanych warunków jest trafne, ponieważ wydajność efektywna jest większa od potrzebnej wydajności.

2.Dobór samochodów pod względem ładowności do współpracującej maszyny załadowczej.

2.1Średnia pojemność skrzyni samochodu V_a.

Zgodnie z zasada optymalnego doboru ,w/g której średnia pojemność samochodu ma być 4 do 8 razy większa od pojemności roboczej czerpaka , przyjmuje wstępnie do zastosowania w układzie transportowym samochody produkcji krajowej typu Mamut 200.

Dane dotyczące ładowności samochodu:

- pojemność geometryczna skrzyni V_g=11 m³

- teoretyczna pojemność nasypowa V_n=13 m³

- ładowność (ciężar ładunku) p.=20 t

Piaski i żwiry przyjęto za materiał swobodnie spływający, a zatem współczynnik ładowności skrzyni k_ns=0,80 , średnia pojemność skrzyni V_a=

2.2 Dobór relacji pojemności skrzyni samochodu i czerpaka koparki

2.2.1 Ciężar skały w czerpaku :

pojemność geometryczna czerpaka J=3 m³

współczynnik napełnienia czerpaka w skałach III klasy k_n= 0,9

ciężar objętościowy piasku i żwiru w caliźnie 1,870[t/m³]

współczynnik zagęszczenia urobionego piasku i żwiru k_z=0,87

współczynnik rozluźnienia skały w czerpaku k_r,s=1,13 przy czym zakłada się, że współczynnik rozluźnienia urobku w usypie jest taki sam jak w skrzyni samochodu ,

- dla skał o średnim ciężarze objętościowym k_z=0,87

- ciężar skały w czerpaku

t

2.2.2. Objętość skały w czerpaku:

- wyrażona w caliźnie

m³

przeliczona na rozluźnienie w skrzyni samochodu

m³

lub

m³

2.2.3. Potrzebna liczba wysypów do napełnienia skrzyni samochodu

- ładowność samochodu Mamut 200 P = 20 t

- ciężar skały w czerpaku p = 3.91 t,

- średnia pojemność skrzyni samochodu V_a = 10.4 m³

- objętość skały w czerpaku V_e = 1.81 m³

- potrzebna liczba wysypów za względu na ładowność

- potrzebna liczba wysypów ze względu na pojemność

2.2.4. Wykorzystanie ładowności i pojemności samochodu:

- średni ciężar ładunku

t

- ładowność samochodu P = 20 t

- średnia objętość ładunku

m³

- średnia pojemność skrzyni samochodu V_a = 10,4 m³

- Współczynnik wykorzystania ładowności samochodu

- Współczynnik wykorzystania pojemności skrzyni

Ze względu na prawie całkowite wykorzystanie ładowności samochodu, nie ma możliwości zwiększenia liczby wysypów. Dobór samochodów Mamut 200 do koparki M5OOH jest prawidłowy, gdyż potrzebna liczba wysypów mieści się w przedziale optymalnym, a współczynniki wykorzystania ładowności i pojemności są wysokie.

3.Cykl pracy samochodu

3.1 Czas podstawienia i załadunku samochodu (t₁)

t₁₀ - dojazd do drogi transportowej od miejsca załadunku:

- długość drogi dojazdu L₁₀ - 0,03 km, .

- prędkość wyjściowa v_e = 5 km/h.

- Współczynnik warunków jazdy k₁₀ = 1,0,

- czas dojazdu

t₁₁ - manewrowanie i podstawianie samochodu pod załadunek:

- przyjęto proste podejście do koparki w/g schematów a), b) (rys. 7),

- czas manewrowania i podstawiania t₁₁ = 0,13 min.

- ze względu na zastosowanie samochodów przegubowych zmniejszono czas manewrowania

do t₁₁ = 0,10 min,

- średnia pojemność skrzyni samochodu V_a = 10,4 m³.

- osiągana wydajność załadunku Q₅ = 3,6 m³ (rozl./min)

t₁₂ - czas załadowania

min

Razem:

t₁=t₁₀+t₁₁+t₁₂=0,72+0,10+2,9=3,72 min 4 minuty

3.2. Czas jazdy z ładunkiem (t₂).

t₂₀ - dojazd do drogi transportowej :

- długość drogi dojazdu L₂₀ = 30 m

- współczynnik odległości k₂₀ = 1,0.

- współczynnik warunków jazdy k₁₀ = 1,0,

- czas dojazdu

min

t₂₁ - czas jazdy z ładunkiem po drodze na poziomie roboczym ( odcinek A ) :

- jednostkowy opór jazdy po drodze częściowo ulepszonej w_o= 40 kG/t

- Współczynnik warunków jazdy k₁₀ = 1,0,

- Wznios drogi na poziomie roboczym a = 30⁰/₀₀,

- długość odcinka L_a = 0.80 km,

- ciężar samochodu (brutto)

- ładunek 5 * 3,84 = 19,2 t

- - ciężar samochodu pustego P_n = 17,0 .t

- - razem: 36,2 t, .

- moc silnika samochodu Mamut 200 N = 193 KM,

- sprawność układu napędowego η_p = 0.75,

- przybliżona prędkość maksymalna jazdy po poziomie roboczym

km/h

ale z uwagi na uwzględnienie w rachunku oporów powietrza i niedokładności wzoru zastosowano współczynnik korelacji k_p=0,9 czyli ostatecznie

km/h

- czas jazdy z ładunkiem na odcinku

min

t₂₂ - czas jazdy z ładunkiem po rampie wyjazdowej z odkrywki ( odcinek B)

- jednostkowy opór jazdy po drodze częściowo ulepszonej w_o= 15 kG/t

- Współczynnik warunków jazdy k₁₀ = 1,0,

- Wznios drogi na poziomie roboczym a = 18⁰/₀₀,

- długość odcinka L_a = 0,04 km,

-prędkość maksymalna

km/h

uwzględniając współczynnik korekcyjny ze względu na opory powietrza i niedokładności k_p=0,9 zatem

km/h

- czas jazdy z ładunkiem na odcinku

min

t₂₃ - czas jazdy z ładunkiem po drodze od rampy do drogi głównej

( odcinek C ) :

- jednostkowy opór jazdy po drodze częściowo ulepszonej w_o= 15 kG/t

- Współczynnik warunków jazdy k₁₀ = 1,0

- spadek drogi na poziomie roboczym a = 5 ⁰/₀₀,

- długość odcinka L_a = 0.20 km,

km/h

- maksymalna prędkość samochodu Mamut 200 na IV biegu 42 km/h

- współczynnik korekcyjny ze względu na opory powietrza i niedokładności k_p=0,7

- dalsze ograniczenie prędkości z uwagi na długi odcinek jazdy ze spadkiem k_p=0,9

km/h

- czas jazdy z ładunkiem na odcinku

min

t₂₄ - czas jazdy z ładunkiem od odkrywki do placu składowego (odcinek D)

- jednostkowy opór jazdy po drodze częściowo ulepszonej w_o= 20 kG/t

- Współczynnik warunków jazdy k₁₀ = 1,5

- spadek drogi na poziomie roboczym a = 10⁰/₀₀,

- długość odcinka L_a = 1,5 km,

- prędkość maksymalna

km/h

- maksymalna prędkość samochodu Mamut 200 na IV biegu 42 km/h

- współczynnik korekcyjny ze względu na opory powietrza i niedokładności k_p=0,7

- dalsze ograniczenie prędkości z uwagi na długi odcinek jazdy ze spadkiem k_p=0,9

km/h

- czas jazdy z ładunkiem na odcinku

min

t₂₅ - czas jazdy z ładunkiem na odcinku E (rampa wjazdowa na zwałowisko)

- jednostkowy opór jazdy po drodze częściowo ulepszonej w_o= 40 kG/t

- Współczynnik warunków jazdy k₁₀ = 1,0,

- Wznios drogi na poziomie roboczym a = 17⁰/₀₀,

- długość odcinka L_a = 0,05 km,

- prędkość maksymalna

km/h

- czas jazdy z ładunkiem na odcinku

min

t₂₆ - czas jazdy z ładunkiem po drodze na poziomie składowiska

(odcinek F ) :

- jednostkowy opór jazdy po drodze częściowo ulepszonej w_o= 40 kG/t

- Współczynnik warunków jazdy k₁₀ = 1,0,

- Wznios drogi na poziomie roboczym a = 0⁰/₀₀,

- długość odcinka L_a = 0,50 km,

- prędkość maksymalna

km/h

- czas jazdy z ładunkiem na odcinku

min

Razem czas jazdy z ładunkiem

t₂=t₂₀+t₂₁+t₂₂+t₂₃+t₂₄+t₂₅+t₂₆=0,5+1+0,07+0,46+3,46+0,14+1=6,63 min

3.3. Czas wyładunku i nawracania (t₃).

t₃₀ - dojazd od drogi transportowej do miejsca wyładunku:

- długość odcinka dojazdowego L₃₀ = 0,04 km,

- prędkość wejściowa v_e = 5 km/h,

- współczynnik warunków jazdy k₀ = 1,2

- czas dojazdu

min

t₃₁ - manewrowanie przy wyładunku:

- przyjęto wyładunek na krawędzi otwartej przy podejściu pod kątem 180⁰,

- czas ustawienia samochodu pod wyładunkiem t₃₁ = 0,3 min,

- ze względu na zastosowanie samochodów przegubowych zmniejszono czas manewrowania do t₃₁= 0,30 min.

t₃₂ - czas wyładunku: .

- materiał łatwo wysypujący się z dużym kątem zsypu t₃₂ = 0,42 min.

Razem czas wyładunku i nawracania

t₃=t₃₀+t₃₁+t₃₂=1,2+0,30+0,42=1,92

3.4. Czas jazdy bez ładunku (t₄) po tej samej trasie (obliczenie tabelaryczne przy odwrotnej w stosunku trasy jazdy z ładunkiem kolejności odcinków i znakach nachyleń).

Dane wejściowe i wyjściowe obliczeń	Symbol	Jedno- stka	nazwa odcinka
			dojazdowy do drogi transp	f	e	d	c	b	a
współcz. Odległości	k40	-	0,50	-	-	-	-	-	-
jednostkowy opór jazdy	wo	kg/t	-	40	40	40	20	15	15
wzniesienie w kierunku jazdy	a (+)	^0/00	-	-	-	10	5	-	-
spadek w kierunku jazdy	a (-)	^0/00	-	-	17	-	-	18	5
długość odcinka	L	km	0,30	0,50	0,05	1,50	0,20	0,04	0,40
ciężar samochodu	Pn	t	-	17	17	17	17	17	17
moc trwała silnika	N	KM	-	193	193	193	193	193	193
sprawność układu napędowego	η	-	-	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75
Max. prędkość tech-niczna na odcinku	Vm	km/h	-	42	40	42	42	42	42
współczynnik korela-cyjny prędkości ze względu na opór powietrza i niedokła-dność wzoru.	kp	-	-	0,7	0,7	0,7	0,8	0,7	0,7
współczynnik korela-cyjny prędkości ze względu na długi odcinek jazdy po spadku	-	-	-	-	-	-	-	-	-
skorygowana prędko-ść jazdy na odcinku	Vm	km/h	-	29,4	28	29,4	33,6	29,4	29,4
czas jazdy na odcinku	t	min	0,42	1,02	0,11	3,06	0,36	0,08	0,81
współczynnik korela-cyjny warunków jazdy do czasu jazdy na odcinku	k10	-	1,0	1,2	1,0	1,5	1,0	1,0	1,0
skorygowany czas jazdy na odcinku	t	min	0,42	1,22	0,11	4,59	0,36	0,08	0,81
Razem czas jazdy bez ładunku t4=0,42+1,22+4,59+0,36+0,08+0,81=7,59

3.5. Potencjalny cykl pracy samochodu.

Bez czasu t₅ oczekiwania przy załadunku i wyładunku:

T_p=t₁+t₂+t₃+t₄=4+6,63+1,92+7,59=20,14

4. Wydajność samochodu Mamut 200

Dane:

- średnia objętość ładunku V_o=9,44

- liczba cykli na godzinę C_n=2,5

- godzinowa wydajność samochodu

Q=9,44*2,5=23,6 m³ rozl/h

5. Dobór liczby samochód do zadań przewozowych

5.1. Potrzebna liczba samochodów w ruchu - I przybliżenie:

- zadania przewozowe w ciągu doby przy pracy koparki 21 h/dobę

Q_p= 3975 m³/dobę.

- czas postojów przyjęto na:

- - planowanie przerwy pracy operatorów

3 * 0,5=1,5 h

- - drobne awarie samochodu

3 * 0,5=1,5 h

- - razem: 3.0 h/dobę.

- dyspozycyjny czas pracy samochodu w ciągu doby

h_p= 24 - 3 = 21 h/dobę.

- szacunkowa liczba potrzebnych w ruchu samochodów.

5.2. Potrzebna liczba samochodów w ruchu - II przybliżenie:

- szacunkowa liczba potrzebnych samochodów H₁= 8,02

- współczynnik zmęczenia kierowcy (przy 8 h pracy na zmianę) na

drodze wymagającej umiarkowanej

ilości zmian biegów oraz przy średniej odległości transportu d_f= 1,04

- współczynnik dyspozycyjności dla lekkich warunków eksploatacji przy

pracy na trzy zmiany d_a = 1,2

- potrzebna liczba samochodów

H₂= 8,02 * 1.04 * 1.2 = 10,00

przyjęto 10 samochodów.

5.3. Potrzebna liczba samochodów w ruchu - III przybliżenie (ze względu na maksymalne wykorzystanie ładowarki):

- wydajność koparki bez uwzględnienia czasu oczekiwania na samochody

Q_s= 319,7 m³ rozl/h.

- wydajność samochodu bez uwzględnienia czasu oczekiwania na załadunek

Q = 23,6 rozl/h- potrzebna liczba samochodów w ruchu

przyjęto wstępnie 14 samochodów.

5.4. Dostosowanie wydajności maszyny załadowczej i samochodów.

- liczba potrzebnych samochodów w III przybliżeniu i = 14

- czas potencjalnego cyklu pracy koparki:

- - podstawiania i manewrowania t₁₁= 0,10 min,

- - załadunku t₁₂ = 2,90 min

- cykl pracy ładowarki :

Tł = 0,10 + 2,90 = 3,00 min, l

- czas potencjalnego cyklu pracy samochodu T_p= 20,14 min,

- liczba koparek ił = 1,

- współczynnik dostosowania przy 9 samochodach w ruchu

- Współczynnik dostosowania przy10 samochodach w ruchu

- Współczynnik dostosowania przy 14 samochodach w ruch

5.5. 'wydajność układu (koparki przy współpracy z samochodami) :

- potrzebna średnia wydajność załadunku Qz = 189 rozl/h,

- 0siągana wydajność koparki w pracy ciągłej Qs = 319 rozl/h,

- potrzebna sprawność trwała załadunku ( stosunek wydajności

potrzebnej i osiąganej )

a.\ Obliczenie potrzebnej ostatecznie liczby samochodów w ruchu dla osiągnięcia przez maszynę ładującą wymaganej trwałej wydajności

189 m³/h.

Z wykresu na rys. 16 wynika, że dla osiągnięcia η_ł=0,59 przy założeniu maksymalnej poprawki na grupowanie współczynnik dostosowania powinien wynosić co najmniej 0,70 co odpowiada wyliczonemu w punkcie 5.4. współczynnikowi przy 9 samochodach w ruchu.

b.\ wydajność układu i potrzebna liczba samochodów - obliczenie porównawcze graficzną metodą T. Masłowskiego.

Dane:

- wymagana wydajność Q = 189 m³/h.

- średnia objętość ładunku Vo = 9.44 m³.

- czas załadunku t = 0. 10 + 2. 90 = 3.0 min.

- potencjalny czas cyklu Tp = 20,14 min.

Obliczenia :

- wymagana wydajność względna:

1/h

punkt Q₀ = 20,02 łączy się z punktem t = 3 i przedłuża do osi n. Odczytuje się n < 1,a przyjmuje się n = 1, czyli jedną ładowarkę.

Punkt n = 1 łączy się z punktem t = 3 i przedłuża do osi Q. Odczytuje się Q₁ = 20.0 1/h. Jest to wydajność względna jaką może osiągnąć ładowarka bez oczekiwania na samochody. Z punktu Tp = 20,14 prowadzi się pionową, a z punktu Qo =20,02 pozioma. Na przecięciu odczytuje się

H = 6,9 samochodu, a przyjmuje H = 7 samochodów.

Z punktu Tp = 20,14 prowadzi się pionową do prostej H = 7 i stąd pozioma do osi Qo. Odczytuje się Q₂= 19,81/h. Jest to wydajność jaką mogą osiągnąć samochody bez oczekiwania na załadunek.

Otrzymano: Q_max = 20,0. Q_min = 19,81. punkt Q_max łączy się z punktem A i przedłuża prostą do osi n. Punkt ten na osi n łaczymy z punktem Q_mjn. Prosta po drodze przecina oś x. Ten punkt przecięcia odnosi się poziomo do krzywej oznaczonej , a następnie pionowo od osi η .

Odczytuje się η= 0.80. Wydajność względna układu wyniesie :

Qo = Qmin η =19,81*0,80=15,84 1/h.

Jest ona mniejsza od potrzebnej. Zwiększa się ilość Samochodów do

H = 8. odczytuje się Q₂ = 20,2.

Otrzymano: Qmax = 20.2. Qmin = 20.0. Dla tych wartości η = 0,84. Wydajność układu

Q₀=20,2*0,84=17,0 1/h

przyjmuje się ostatecznie 1 ładowarkę i 8 samochodów w ruchu. Układ uzyska wydajność

m³/h

6. Zapotrzebowanie na kierowców

- ilość samochodów w ruchu H₂= 8,

- ilośc zmian roboczych S = 3,

- .teoretycznie potrzebna liczba kierowców

k_k= 9 * 3 = 27,

- Współczynnik absencji i wypadków dla średnich warunków pracy i atmosferycznych

d_k = 1,2, .

- praktycznie potrzebna liczba kierowców

K_ka= 27 * 1,2 = 32,4 33

7. Liczba samochodów rezerwowych

Liczba samochodów rezerwowych określamy ze wzoru

Hr = 0,3*H2 = 0,3*8=2,4

gdzie:

Hr - liczba samochodów rezerwowych,

H2 - liczba samochodów w ruchu.

Przyjęto 3 samochody w rezerwie ruchowej i warsztatowej, czyli łącznie do transportu należy zakupić 8 + 3 m 11 samochodów.

PROJEKT Z EKSPLOATACJI ZŁÓŻ KOPALIN LUŹNYCH wykonał: PAWEŁ OPILOWSKI

---