Дорожно-строительные машины: экскаваторы

Для выполнения всех возможных  видов земляных работ выпускаются  экскаваторы различного конструктивного  исполнения.Их можно разделить на две большие группы: одноковшовые и многоковшовые.

Одноковшовые экскаваторы(их называют иногда экскаваторами цикличного действия) все операции по копанию грунта,его перемещению и выгрузке выполняют последовательно и циклично:сначала заполняют ковш грунтом,затем поворачивают загруженный ковш, в конце поворота выгружают грунт из ковша(в отвал или транспортные средства) и,наконец, возвращают порожний ковш в начальное положение для загрузки. Далее этот цикл операций повторяется.

Многоковшовые экскаваторы(их называют также экскаваторами непрерывного действия) выполняют все рабочие  операции по копанию, перемещению и  выгрузке грунта одновременно.Пока часть ковшей или ножей режет грунт, другие перемещают его, а третьи— выгружают.При работе этих машин нет ярко выраженного повторяющегося цикла рабочих операций.

Однаковшовые экскаваторы получили большее распространение в строительстве,чем многоковшовые,в связи с тем,что обладают большей универсальностью.

Универсальность– это способность экскаватора выполнять разнообразные земляные работы,начиная от сооружения траншей, котлованов,каналов и кончая отсыпкой насыпей и дамб, а также вести погрузочно-разгрузочные работы. Конечно,все это экскаватор может выполнять только с помощью различного сменного рабочего оборудования.

 

Расчет производительности

 

К основным факторам, влияющим на производительность экскаватора,относятся следующие:

• трудность разработки горной массы, которая оценивается категорией породы и ее состоянием. При разработке, например, влажной глинистой породы, которая налипает на ковш, уменьшается полезный объем последнего и увеличивается продолжительность цикла из-за более длительной разгрузки ковша. В зимних условиях плохо раздробленный мерзлый грунт также снижает коэффициент наполнения ковша;
• технические данные, состояние и надежность экскаватора;
• квалификация машиниста;
• качество забоя, оцениваемое его высотой, условиями подхода транспорта к месту погрузки, освещенностью;

организация работ, зависящая  от достаточности транспортных средств, состояния дорог, своевременного снабжения  топливом, энергией,запасными частями и т.п.

Настоящий стандарт распространяется на карьерные роторные экскаваторы  для открытых горных работ и устанавливает  единые методы определения расчетной  теоретической,эффективной и эксплуатационной производительности,применяемые для сравнительной оценки технического уровня.

1. Максимальную расчетную  теоретическую производительность  по разрыхленной горной массе(Q_теор1) в кубических метрах в час рассчитывают по формулам

 

Q_теор1=0,06Ч(g_к+ 0,5 g_п)ЧS_max; (1)

Q_теор1=3600ЧF_лЧn_лЧK_н, (2)

 

где g_к - вместимость ковша (черт.1);

g_п - вместимость подковшового пространства(черт. 1);

S_max - число опорожнений ковша;

v_л - скорость ленты конвейера,м/с;

K_н=0,9 (коэффициент загрузки ковша);

F_л - расчетная площадь поперечного сечения транспортируемого материала на ленте, м².

Расчетную ширину ленты определяют по формуле

В=0,9 В_л - 50, (3)

где В_л - ширина ленты, мм.

 

Черт. 1

 

Из двух значений производительностей,полученных по формулам(1) и (2), принимают меньшее.

2. Теоретическую производительность  по разрыхленной горной массе(Q_тeop2) в кубических метрах в час рассчитывают по формулам:

при заданном удельном усилии капания линейном(для трапециевидной формы ковша)

 

Q_тeop2= ЈQ_тeop1, (4)

 

где a=

(D - диаметр роторного  колеса по режущим кромкам  ковшей,м;

r - плотность горной массы,т/м³;

f - коэффициент разрыхления горной массы в ковшах);

 

b=0,102 K₁

 

(K₁- удельное усилие копания, линейное,Н/см;

i - число промежуточных режущих кромок между соседними ковшами);

 

c=K₁Ч0,162ЧDЧS_max(1 + i)Чr₁- 232 N_p

 

(r₁- радиус закругления режущих кромок ковшей в плоскости периметра резания (черт.2), м;

N_p- мощность привода роторного колеса, кВт);

 

Черт.2

 

при заданном удельном усилии копания поверхностном

 

Q_тeop2= ЈQ_тeop1 (5)

 

гдеK_F - удельное поверхностное усилие копания,Н/см².

3.Эффективную производительность(Q_э) в кубических метрах в час рассчитывают по формуле

 

Q_э= ,

 

гдеK_заб- коэффициент забоя, характеризующий потери времени на выполнение вспомогательных технологических операций при отработке расчетного забоя, определяемый по формуле

 

K_заб= , (6)

 

где Т_э -необходимое время непосредственной экскавации при отработке блока с производительностьюQ_тeop2, ч;

Т_вс- расчетное время на выполнение операций при отработке блока(остановка и реверсирование механизма поворота в конце каждой стружки, переходы от стружки к стружке, от слоя к слою и от одного блока к другому), ч;

K_у- коэффициент управления,характеризующий изменение фактической средней производительности экскавации по сравнению с теоретической и дополнительные потери времени из-за увеличения,по сравнению с расчетной,длительности вспомогательных технологических операций при отработке блока.

Для ориентировочных расчетов значения коэффициента управленияK_у равны:

0,75...0,85- для экскаваторов,не оборудованных автоматической системой управления;

0,85...0,95- для экскаваторов,оборудованных автоматической системой управления.

Расчет при эксплуатации экскаватора

 

Q_э=V_б/t_б, (7)

 

гдеV_б - объем блока, отработанного роторным экскаватором,м³;

t_б- время отработки блока, ч.

Эксплуатационную производительность(Q_экс)в кубических метрах в час рассчитывают по формулам

 

Q_э=Q_эЧK_т.и,

 

гдеK_т.и -коэффициент технического использования по РД 50-650; при эксплуатации экскаватора

 

Q_э=V_б/t_к, (7)

 

гдеt_к -календарный фонд времени за вычетом организационных простоев, периода перегонов роторного экскаватора из-за перестройки технологической схемы, а также периода не свойственных работ (перевалка,зачистка трассы и т.д.), ч.

При работе роторного экскаватора  в составе комплекса горно-транспортного оборудования календарный фонд времени определяют без учета всех простоев (аварийных,технологических,организационных и т.д.), связанных с другими машинами комплекса в часах.

 

Список литературы

 

1. stroy-technics/jekskavatory/
2. Беркман И. Л. Универсальные одноковшовые строительные экскаваторы / И. Л. Беркман, А. В. Раннев, А. К. Рейш. — М., Машиностроение, 1977 г.
3. Краткий справочник машиниста экскаватора / под. ред. А. Ф. Яковлева, М. Машиностроение — 1972 г.
4. Экскаваторы и стреловые самоходные краны. Каталог справочник. – М.: АО «Машмир», 1998.
5. Баловнев В. Дорожно-строительные машины и комплексы – М.-Омск, СибАДИ, 2001.
1. Гальперин М.И., Домбровский Н.Г. Строительные машины: учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1980. - 344 с.