5.3. Расчет мощности подъемного и напорного механизмов прямой лопаты
-
Мощность привода подъемной лебедки зависит от нагрузки на подъемном канате и скорости его навивки.
рукоять горизонтальна, а подъемный канат имеет вертикальное направление Усилие Р на зубьях ковша, профессор Н.Г. Домбровский предложил определять по формуле: (1)
где:
- удельное сопротивление горной породы копанию;
- ширина стружки, т ; - толщина стружки, м;
Величина является такой, чтобы за одно черпание ковш был полным, а так как
(2)
где: Е- емкость ковша, м; - коэффициент разрыхления породы;
тогда (3)
Подставив в (1) значение из (3) получим:
(4)
Силу подъема находим из уравнения моментов относительно центра напорного вала:
(5)
где - плечи действия соответствующих сил (м), которые определяются по
схеме рабочего оборудования экскаватора, вычерченной в масштабе;
и вес рукояти и ковша наполненного грузом, Н;
,Н;
,Н;
mp - масса рукояти, т; mк+г – масса ковша с грузом, т.
Массу ковша можно вычислить по приближенным эмпирическим формулам:
- для легких условий работы (средняя глина):
= (0,9÷1,1)Е, т;
- для средних условий работы (тяжелые глины):
=(1,2÷1,4)Е, т; (6)
- для тяжелых условий работы (скальной грунт):
=(1,9÷2,2)Е, т;
где - масса ковша, т; Е- емкость ковша, м;
Вес ковша с породой:
,Н (7)
где - плотность породы в целике; =1,5-4,5 т/м;
- коэффициент разрыхления породы;
= 1,1-1,5.
Эти формулы применимы для ковшей емкостью 0,15- 50м. Вес внутренней однобалочной рукоятки у карьерных экскаваторов приблизительно равен:
;
а внешней (двухбалочной ):
; (8)
Вес рукояти вскрышных экскаваторов:
; (9)
Мощность привода подъемной лебедки определяется по формуле:
, кВт, (10)
Где - скорость подъема, м/сек (карьерные экскаваторы -0,65÷1,0 м/сек;вскрышные экскаваторы -1,0÷1,6 м/сек);
- к.п.д. блоков и барабана подъемного каната;
- к.п.д. редуктора подъемной лебедки.
Максимальное подъемное усилие, развиваемое механизмом при стопорении ковша, определяется по формуле:
(11)
Максимальное усилие в канате определяется с учетом числа ветвей каната или кратности полиспаста:
(12)
где iп – кратность полиспаста или число ветвей подъемного каната.
Разрывное усилие каната с учетом 4÷5-ти кратного запаса прочности будет равно:
(13)
По этому усилию подбирается диаметр каната .
Скорость навивки каната на барабан:
, м/сек (14)
Передаточное число редуктора подъемной лебедки:
, (15)
- диаметр барабана лебедки, м;
- номинальная скорость вращения двигателя, об/мин;
Диаметр барабана лебедки принимается равным:
, м (16)
- диаметр подъемного каната, м.
-
Мощность привода напорного механизма
Расчет напорного усилия ведется для 3х положений:
-
начало копания;
-
конец копания на полном вылете рукоятки;
-
вынос груженого ковша на полный вылет рукоятки и на максимальную высоту.
Напорное усилие определяется графическими или аналитическими способами. Определим для начала копания. Усилие копания берется из расчета мощности подъемной ледки. Усилие подачи принимается: , Н (17)
Большее значение предела берется для скальных пород.
Из уравнения моментов относительно оси напорного вала определяется сила подъема ковша .
Без больших погрешностей моменты оси можно не учитывать. Тогда выражение для будет:
,Н (18) где - вес порожнего ковша с подвеской,
- плечи действия соответствующих сил.
При графическом способе определения строят многоугольник сил, определяют равнодействующую , которая в то же время является равнодействующей силы напора силового подшипника N.
Аналитически силу напора можно найти, спроектировав все силы, действующие на ковш и рукоять, на ось параллельную рукояти.
, Н (19)
Для случая, когда рукоять в начале копания образует с вертикалью угол ß, будет иметь:
, Н (20)
В положении ІІ и ІІІ сила определяется аналитическим способом. Из 3х усилий напора для расчета мощности привода берем наибольшее значение. Мощность привода напорного механизма:
, (21)
где - скорость напора, м/сек; - к.п.д. механизма напора.
Скорость напора принимается
.
Передаточное число напорного механизма:
.
где - диаметр начальной окружности напорных шестерен при зубчато- реечном напоре или диаметр напорного барабана при канатном напоре, м
- номинальная скорость вращения двигателя напора, об/мин.
- Литература:
- Модуль 1. Классификация горных машин. Свойства горных пород. Бурильные машин
- Классификация горных машин для открытой разработки полезных ископаемых
- Физико-механические свойства горных пород
- 3.1 Краткая история развития буровой техники
- 3.2 Способы бурения горных пород
- 3.3. Новые методы бурения
- 3.4 Основы теории разрушения при различных способах бурения горных пород
- 3.4.1. Основы теории вращательного шнекового бурения режущим инструментом
- 3.5. Классификация бурильных машин.
- 3.6 Конструкция буровых станков
- 3.7. Вращатели буровых ставов
- 3.8. Механизмы подачи буровых станков
- 3.9. Буровой инструмент станков ударно-вращательного бурения
- 3.10. Буровой инструмент станков шнекового бурения.
- 3.11. Буровой инструмент станков шарошечного бурения
- 3.12. Инструмент станков огневого бурения
- 3.13. Вращательно-подающие механизмы (впм) буровых станков.
- 3.13.3. Вращательно-подающий механизм роторного типа
- 3.13.4. Впм станков шнекового и пневмоударного бурения
- 3.14.Ударные механизмы буровых станков
- 3.14.3. Расчет основных параметров пневмоударников
- 3.15. Ходовое оборудование буровых станков.
- 3.16 Привод буровых станков.
- 3.17. Определеине критичской и эксплуатационной скорости вращения шнека.
- 3.18. Определение расхода воздуха на продувку скважины.
- 3.19. Пылеулавливание и пылеподавление при шарошечном бурении.
- 3.19.3. Конструкция и принцип работы пылеулавливающей установки
- 3.20. Определение основных параметров буровых станков.
- 3.21. Техническая характеристика буровых станков.
- 3.22. Основные направления совершенствования буровых станков.
- Машины для зарядки и забойки скважин
- 4.1 Машины для зарядки скважин
- 4.2 Машины для забойки скважин.
- Модуль 2. Экскаваторы
- 5. Экскаваторы
- 5.1 Одноковшовые экскаваторы
- 5.2 Рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов
- 5.3. Расчет мощности подъемного и напорного механизмов прямой лопаты
- 5.4. Расчет мощности тяговой и подъемной лебедок драглайна
- 5.5. Поворотная платформа
- 5.6. Определение момента инерции вращающихся частей одноковшовых экскаваторов и мощности двигателя поворота
- 5.7. Ходовое оборудование
- 5.7.8. Эксцентриковый механизм шагания
- 5.8. Тяговый расчет гусеничного хода
- 5.9. Механическое оборудование одноковшовых экскаваторов
- 5.10. Силовое оборудование одноковшовых экскаваторов
- 5.11. Механизмы и аппаратура управления
- 5.12. Статический расчет одноковшовых экскаваторов
- 5.13. Производительность одноковшовых экскаваторов
- 5.14. Область применения, техническая характеристика и направления развития одноковшовых экскаваторов
- 5.15. Вскрышные экскаваторы
- Многоковшовые экскаваторы
- Основные показатели роторных экскаваторов:
- Конструкция рабочего оборудования
- Роторы камерной конструкции
- Роторы бескамерной конструкции
- Роторы комбинированной (полукамерной) конструкции.
- Ковши роторных экскаваторов
- Привод роторов
- Роторные стрелы
- Опорно-поворотное устройство
- Транспортирующее оборудование (конвейеры)
- Ходовое оборудование роторных экскаваторов
- Рельсовое ходовое оборудование
- Гусеничное ходовое оборудование
- Шагающе-рельсовое ходовое оборудование
- 5.15.5. Определение основных параметров роторных экскаваторов
- 5.15.7. Определение производительности многоковшовых экскаваторов
- 5.16. Техобслуживание и ремонт экскаваторов
- 5.17. Правила т.Б. При работе на экскаваторах
- Модуль 3.Вспомогательные выемочно-транспортирующие машины. Гидромеханизация
- Вспомогательные выемочно-транспортирующие машины
- 6. Бульдозеры
- 7. Скреперы
- 8. Рыхлители
- 9. Одноковшовые погрузчики
- 10. Машины для гидромеханизации
- 10.1.1. Классификация гидромониторов
- 10.1.3. Структура и параметры струи гидромонитора
- 10.1.4. Гидравлический расчет гидромонитора.
- 10.1.6. Автоматизация гидромониторных установок
- 10.1.7. Техническая характеристика гидромониторов (самоходные)
- 10.2.1. Классификация драг
- 10.2.2. Конструктивная схема многочерпаковой драги
- 10.2.3. Принцип работы драги
- 10.2.4. Производительность драг
- 10.2.6. Эксплуатация драг
- 10.2.7. Техническая характеристика драг
- 10.3.1. Классификация землесосных снарядов
- 10.3.2. Конструкция землесосных снарядов
- 10.3.3. Расчет производительности
- 10.3.4. Автоматизация землесосных снарядов
- 10.3.5. Требования безопасности при гидромониторных и землесосных работах
- 10.3.6. Техническая характеристика некоторых типов земснарядов