prakticheskaya-rabota-po-gornym-mashinam-dlya-prmpi f737937fd80

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Рудненский индустриальный институт
Кафедра «Горные машины и оборудование»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическим занятиям по дисциплине
«Горные машины и оборудование на подземных рудниках» для
студентов специальности 190340 «Подземная разработка месторождений
полезных ископаемых»
РУДНЫЙ 2005
2
ББК 33.5
Автор: Тимирханов Б. Б. Методические указания к практическим
занятиям по дисциплине «Горные машины и оборудование на
подземных рудниках».-Рудный, РИИ, 2004.- 26 с.
Рецензент: Жантурин М.Ж.,.к.т.н.
Рекомендовано к изданию УМС РИИ
В методических указаниях рассматриваются: принцип расчета горных
машин и оборудования применяемых при разработке полезных
ископаемых закрытым способом. Методические указания
предназначены для студентов специальности 190340 «Подземная
разработка месторождений полезных ископаемых»
Ил. 6, Табл. 4, Список лит.- 5 назв.
Для внутривузовского использования
 Рудненский индустриальный институт 2005
3
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…..…….……………………………………………..……………..4
Порядок выполнения и оформления работы.……….…….……………….4
1
Практическая
работа
№1.
«Расчет
параметров
ручных
перфораторов»..………………………………………………………...……5
2 Практическая работа №2. «Расчет потребной мощности двигателей
буровой установки»..……..……………………………….………………10
3 Практическая работа №3. «Расчет основных параметров ковшовых
погрузочных машин»..………………………………………………..…....16
4 Практическая работа №4. «Расчет параметров погрузочных машин
непрерывного действия»..………………………………………………….21
Список литературы…………………………………………………………26
4
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания к выполнению практических работ
предназначены для закрепления знаний, полученных студентами при
изучении курса «Горных машин» и приобретения навыков применения
этих знаний для самостоятельного решения инженерных расчетов
основных параметров, технологического оборудования.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ РАБОТЫ
Практическая работа должна выполняться в ученической тетради
или на стандартных листах писчей бумаги формата А4 (210 х 297) мм.
Расчетно-пояснительная записка должна выполнятся чернилами
или пастой.
Для правильного написания формул, численных расчетов,
размерностей и расшифровки буквенных значений следует
руководствоваться следующим. После написания формулы необходимо
подставлять численные значения и конечный результат расчета в
единицах измерения, после чего с новой строки производить
расшифровку буквенных обозначений.
При написании текста следует делать ссылки на используемые
литературные источники.
В пояснительной записке могут быть рисунки, которые должны
выполняться карандашом.
5
1. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1 «РАСЧЁТ ОСНОВНЫХ
ПАРАМЕТРОВ РУЧНЫХ ПЕРФОРАТОРОВИ ВЫБОР ТИПА»
1.1 Задание
Задание предусматривает выполнение расчета поршень-ударника
(П-У) перфоратора указанного на рисунке 1
Рисунок 1 - Поршень-ударник (П-У) перфоратора
1.2 Исходные данные для расчёта приводятся в таблице 1.
Расшифровка условных обозначений, приведенных в таблице №1:
D – Диаметр поршня, м
d1 - Диаметр штока, м
dср - Средний диаметр поворотного винта, м
lп - Длина поршня, м
lш - Длина штока, м
Sк - Конструктивный ход поршня, м
 - Угол подъёма нарезки поворотного винта, град
lб - Длина буровой штанги, м
dк - Диаметр коронки, м
к - Угол заострения коронки, град
сж - Предел прочности породы на сжатие, МПа
m - Масса поршня, кГ
mб - Масса бура, кГ
Таблица 1 - Исходные данные для расчета практической работы №1
Номер
Условные обозначения и исходные данные
варианта D, м
d1, м
dср, м lп, м
l ш, м
Sк, м
lб, м
dк, м
,
град
1
0,075 0,045 0,02
0,035 0,18
0,08
81
1,8
0,036
2
0,08
0,048 0,02
0,04
0,17
0,07
82
2,0
0,043
3
0,09
0,042 0,018 0,038 0,15
0,06
80
1,9
0,038
4
0,07
0,047 0,018 0,04
0,2
0,075 81
2,1
0,04
5
0,08
0,05
0,019 0,045 0,17
0,07
82
2,0
0,045
6
0,085 0,05
0,02
0,045 0,16
0,08
83
2,2
0,046
7
0,09
0,05
0,02
0,03
0,2
0,08
82
1,9
0,046
8
0,08
0,04
0,02
0,03
0,16
0,07
80
2,0
0,043
9
0,075 0,04
0,021 0,035 0,19
0,06
83
1,7
0,042
10
0,07
0,05
0,02
0,04
0,18
0,07
81
1,9
0,04
11
0,09
0,04
0,018 0,035 0,02
0,08
83
2,1
0,042
12
0,075 0,04
0,05
0,03
0,16
0,075 80
2,2
0,036
13
0,08
0,05
0,019 0,04
0,2
0,075 82
1,7
0,038
14
0,085 0,042 0,018 0,038 0,19
0,07
83
2,1
0,04
15
0,07
0,048 0,02
0,045 0,17
0,06
81
1,9
0,043
16
0,08
0,047 0,021 0,04
0,19
0,065 83
2,0
0,046
17
0,09
0,5
0,05
0,03
0,16
0,075 81
2,2
0,045
18
0,075 0,45
0,02
0,04
0,18
0,07
80
1,7
0,04
0
0,09
0,04
0,019 0,035 0,19
0,08
82
1,8
0,038
к,
град
95
100
100
90
105
110
90
100
110
95
95
105
110
106
95
108
90
95
100
сж,
МПа
200
300
250
280
220
350
300
320
240
350
250
200
280
300
220
320
300
350
320
m, кГ
3,4
4,0
3,5
3,9
4,4
4,4
4,5
2,7
3,1
4,0
2,5
2,7
3,5
3,0
4,5
3,3
4,3
5,2
5,0
mб,
кГ8,0
12,7
9,4
11,6
13,9
16,0
13,8
12,7
10,3
10,5
10,0
9,0
10,3
11,1
13,8
13,5
13,8
15,0
14,5
1.3 Пример расчета перфоратора и оформление
1.3.1 Исходные данные:
Диаметр поршня, м - D
Диаметр штока, м - d1
Средний диаметр поворотного винта, м - dср
Длина поршня, м - lп
Длина штока, м - lш
Конструктивный ход поршня, м - Sк
Угол подъёма нарезки поворотного винта, град - 
Длина буровой штанги, м - lб
Диаметр коронки, м - dк
Угол заострения коронки, град - к
Предел прочности породы на сжатие, МПа - сж
Масса поршня, кГ-m
Масса бура, кГ-mб
0,07
0,05
0,02
0,04
0,2
0,07
80
1,5
0,033
90
100
4,3
5,5
1.3.2 Решение:
Среднее индикаторное давление в цилиндре при рабочем ходе
поршня определяется по формуле (1)
Pip  C p  Р  0,52  5  105  26  104 Па
(1)
где Ср – коэффициент снижения давления сжатого воздуха в
каналах перфоратора;
Р=5105 Па – давление сжатого воздуха на входе в перфоратор
Среднее индикаторное давление при холостом ходе поршня
определяется по формуле (2)
Pix  C x  Р  0,26  5  105  13  10 4 Па
(2)
1.3.2.1 Энергия единичного удара поршня вычисляется по
формуле (3)
A
 ( D 2  d12 )
4
Н·м
Pip  S
(3)
где S=Sк= 0,850,07=0,06 м – рабочий ход поршня
A
 (0,07 2  0,05 2 )
4
26  10 4  0,06  0,785(0,0049  0,0004)  15600  55 Н·м
1.3.2.2 Глубина внедрения коронки в горные породы вычисляется
по формуле (4)
h1 
Ak
d k   сж  tg (
k
2
(4)
 )  kз
где =0,6 – коэффициент трения коронки
Кз =1,25 коэффициент затупления коронки
8
Ак=А – энергия единичного удара на коронке
m  mб  (1  E ) 2 4.3  5.5  (1  0.94) 2
 0.92 -КПД удара
=
(5)

(4.3  5.5) 2
(m  mб ) 2
где Е=0,94 – коэффициент восстановления стали поршня и бура
после удара
h1 
51
90
0,033  100  10  tg (  0,6)  1,25
2
 0,0026 м
6
1.3.2.3 Число ударов определяется по формуле (6)
Z
60
60
30


 1300 уд / мин
t рх  t хх 2t рx 0,023
(6)
где tрх и tхх - время движения поршня при рабочем и холостом
ходе, с
Предполагаем, что время движения равно друг другу, тогда
2S
2S
2  0,06
t рх 

=
=0,023 сек
(7)
214
a
a
где a=F/m=918/4,3=214 м/с2 – ускорение поршня
F- сила, действующая на поршень при рабочем ходе по
формуле (8)
  ( D 2  d ср 2 )  Рip 3.14(0.07 2  0.02 2 )
F

26  10 4  918 Н
(8)
4
4
1.3.2.4 Частота вращения бура по формуле (9)
S  ctg  Z 0,06  0,176  1300

=218 об/мин
nб 
3,14  0,02
  d ср
1.3.2.5 Скорость бурения по формуле (10)
Vб=hnб=0,0026218=0,56 м/мин
1.3.2.6 Угол поворота бура после удара по формуле (11)
S  ctg
0.06  0.176
  360
 360
 60 0
  d cp
3.14  0.02
(9)
(10)
(11)
1.3.2.7 Крутящий момент на буре по формуле (12)
M б  Fx 
d ср
2
 tg (   )  Н·м
(12)
где Fx- сила, действующая на поршень при холостом ходе, по
формуле (13)
=0,8 – КПД передачи вращения от поршня к буру;
=30 – угол трения в винтовой паре.
9
  (D2  d1 )  Р ix
2
Fx 
4
3.14(0.07 2  0.04 2 )

13  10 4  336 Н
4
(13)
M б  336  0,01 tg(80  3)  0.8  8.8H  м
1.3.2.8 Расход воздуха перфоратором определяется по формуле
(14)
V  (V р  Vх )  Z  k v 
Р 1
Ра
(14)
где Vp- объём сжатого воздуха при рабочем ходе поршня, по
формуле (15)
Vx-объём сжатого воздуха при холостом ходе поршня, по
формуле (16)
Vр 
  ( D 2  d ср2 )
S 
3.14  (0.07 2  0.02 2 )
 0.06  0.00021м 3
4
4
2
2
2
3.14  (0.07  0.04 2 )
  ( D  d1 )
Vx 
S 
 0.06  0.00016 м 3
4
4
(15)
(16)
6  105
V  (2,1  10  1,6  10 )  1300  0,6  1,2 
 1,7 м3 / мин
5
1,01  10
4
4
1.3.2.9 Мощность перфоратора по формуле (17)
N
A Z
55 1300

 1,3КВт
60000  60000  0.92
По энергии удара принимается ручной перфоратор ПР-27.
(17)
2 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2 «РАСЧЕТ ПОТРЕБНОЙ
МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ БУРОВОЙ УСТАНОВКИ»
2.1 Задание
Задание предусматривает выполнение расчета буровых установок
(СБУ–2М, СБУ–2К) с пневматическим приводом основных систем,
которые оснащены буровыми машинами БГА–1 или БГА–1М.
2.2 Данные для расчета приведены в таблице №2.
Расшифровка условных обозначений, приведенных в таблице №2
Fп - Усилие подачи автоподатчика, H
t - Шаг резьбы винта подачи, м
nдп - Частота вращения двигателя подачи, мин-1
А - Энергия единичного удара поршня-ударника, Нм
zy - Частота ударов поршня, м
dк - Диаметр коронки, м
 - Коэффициент трения коронки о породу,
nдв - Частота вращения двигателя вращателя, мин-1
G - Вес машины, Н
 - Коэффициент сопротивления движению гусениц
п - Угол уклона пути, град
Ки - Коэффициент инерции
а - Ускорение машины, м/с2
Vx - Скорость хода, м/с
iп=12,8 - Передаточное число редуктора податчика
п=0,7 - КПД редуктора механизма подачи
iв=30 - Передаточное число редуктора вращателя
Таблица № 2 – Исходные данные для расчета практической работы №2
Номер
Условные обозначения и исходные данные
варианта Fп, H
t, м
nдп,
А, Нм Zy,
dк, м
nдв,
G, H

-1
-1
-1
мин
мин
мин
1
14000 0,016 2000
80
2800
0,028 0,6
2400
10104
2
14500 0,015 2200
85
2600
0,032 0,7
2500
11104
3
15000 0,016 2400
90
2500
0,036 0,8
2600
12104
4
15500 0,017 2600
95
2500
0,040 0,9
2700
13104
5
16000 0,017 2800
100
2600
0,043 0,6
2800
13104
6
16500 0,018 3000
95
2600
0,046 0,6
2900
12104
7
17000 0,016 3000
90
2800
0,046 0,7
3000
12104
8
17000 0,015 2800
85
2800
0,052 0,9
3100
11104
9
16500 0,015 2600
80
2800
0,052 0,8
3200
11104
10
16000 0,016 2400
80
3000
0,046 0,6
3100
10104
11
15500 0,017 2200
85
3000
0,046 0,9
3000
10104
12
15000 0,018 2000
90
3000
0,043 0,6
2900
10104
13
14500 0,018 2200
95
2800
0,043 0,7
2800
10104
14
14000 0,017 2400
100
2800
0,040 0,6
2700
11104
15
14500 0,016 2600
100
2800
0,040 0,8
2600
11104
16
15000 0,018 3000
80
2700
0,048 0,6
3000
12104
17
15500 0,020 2800
90
2850
0,046 0,6
2800
13104
18
16000 0,018 2600
75
2700
0,048 0,6
2900
10104
0
14500 0,020 2400
85
2850
0,040 0,6
2700
11104

0,2
0,15
0,1
0,15
0,2
0,2
0,15
0,2
0,2
0,1
0,1
0,15
0,15
0,1
0,1
0,2
0,15
0,1
0,2
,
град
15
16
15
16
14
14
14
15
13
12
10
11
12
13
14
15
14
13
12
а, м/с2
Vx, м/с
0,02
0,03
0,015
0,02
0,025
0,03
0,025
0,025
0,03
0,03
0,03
0,02
0,02
0,02
0,015
0,02
0,03
0,015
0,025
0,2
0,3
0,2
0,2
0,3
0,3
0,2
0,2
0,2
0,3
0,3
0,2
0,2
0,3
0,3
0,23
0,21
0,22
0,20
2.3 Бурильные машины
2.3.1Податчик
Приводом податчика является шестеренный пневмодвигатель типа
К–0,16Ф с редуктором. Необходимо рассчитать его мощность подачи,
усилие и скорость подачи, крутящий момент на ходовом винте и его
частоту вращения.
Усилие подачи податчика по формуле (1)
FП 
d СР
2М КР
,Н
 tg (   )
где М КР 
 хв 
10 3  N П   П
 хв
  n хв
30
(1)
– крутящий момент на ходовом винте
податчика,
(2)
Н·м
– угловая частота вращения ходового винта,с-1;(3)
n дп
– частота вращения ходового винта, мин-1;
(4)
iп
nдп – частота вращения вала двигателя податчика, мин-1
dср= 0,02 м – средний диаметр ходового винта податчика;
 = 90 – угол наклона резьбы ходового винта;
 =30 – угол трения в винтовой паре (ходовой винт–ходовая
гайка);
Мощность, затрачиваемая на подачу по формуле (5)
F V
(5)
N П  П3 П кВт ,
10   П
n t
где– Vп  хв
– скорость подачи при холостом ходе
60
податчика, м/с;
(6)
Мощность, затрачиваемая на подачу, может быть определена
также по формуле (7)
М 
(7)
N п  КР3 хв , кВт.
10  п
n хв 
2.3.2 Ударник
Мощность, затрачиваемая на удар определяется по формуле (8)
NУ 
А  zУ
, кВт,
60  10 3   у
где А – энергия единичного удара, Н.м;
zу – частота ударов, мин-1;
ηу= 0,75 – КПД удара.
(8)
13
2.3.3 Вращатель
Мощность, затрачиваемая на вращение бура определяется по
формуле (9)
М б
, кВт,
(9)
N ВР  КР3
10   в
где М КР  FП  R   – крутящий момент на буре, Нм;
d
– радиус приложения силы трения коронки о
R k
3
породу, м;
 = 0,6–0,9 – коэффициент трения коронки о породу;
в =0,68 – КПД механизма вращателя;
  nб
– угловая частота вращения бура, с-1;
б 
30
n
n б  дб – частота вращения бура, мин-1;
iв
iв =30 – передаточное число редуктора вращателя.
2.3.4 Общая мощность, необходимая на одну буровую машину
определяется по формуле (10)
N БМ  N П  N У  N ВР , кВт
(10)
Так как на СБУ-2К две бурильные машины, то N1  N БМ  2 .
2.3.5 Суммарная мощность двигателя определяется по формуле
(11)
N  N
(11)
 N Г  N К , кВт
где NГ = 12 кВт – мощность, затрачиваемая на питание
гидростанции;
NК = 10 кВт – мощность, затрачиваемая на питание
компрессора.
1
2.4 Ходовая часть
Для определения мощности двигателей хода необходимо
определить сопротивления, действующие на установку при работе.
Вычерчиваются кинематические схемы механизмов подачи и
вращения буровой штанги (рисунок 2 и рисунок 3).
14
1 - ходовая гайка; 2 - ходовой винт; 3 - буровая машина; 4 – редуктор
подачи (Z1-Z4 - зубчатые колеса редуктора подачи); 5 – пневмодвигатель
подачика.
Рисунок 2 - Кинематическая схема редуктора подачи
1 - буровая штанга; 2 - редуктор вращателя; 3 - ударный механизм; 4 пневмодвигатель вращателя; (Z5 – Z10 - зубчатые колеса редуктора
вращателя)
Рисунок 3 - Кинематическая схема вращателя буровой штанги
2.4.1 Суммарное сопротивление движению машины определяется
по формуле (12)
(12)
 W  WO  WУ  Wдин , Н
где Wo  G   – основное сопротивление движению, Н;
(13)
G – вес машины, Н;
 = 0,015–0,2 – коэффициент сопротивления движению
гусеницы;
WУ  G  sin  п –сопротивление машины от уклона пути,Н (14)
где п – угол уклона пути, град;
Wдин  М 1  k И   а – динамическое сопротивление, Н;
(15)
где М = G/g – масса машин, кг;
а – ускорение машины м/с2;
kи - коэффициент инерции
15
2.4.2 Мощность двигателей хода определяется по формуле (16)
 W  Vx , кВт
Nx 
(16)
10 3   x
где Vx – скорость хода, м/с;
х = 0,7 – КПД двигателей хода.
16
3 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3 «РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ
ПАРАМЕТРОВ КОВШОВЫХ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН»
3.1 Задание предусматривает выполнение расчета параметров
погрузочных машин периодического действия типа ППН.
3.2 Требуется определить:
Wэ – сопротивление экскавации (сопротивление внедрению ковша), Н;
Птех – техническую производительность погрузочной машины, м3/мин;
Gм – вес машины по сцеплению колес, Н;
Fт.сц – силу тяги по сцепному весу, Н;
Nх – мощность двигателя хода, кВт;
Wо – сопротивление движению машины, Н;
Wу – сопротивление от уклона пути, Н;
Wп – сопротивление кривой, Н;
Wи – сопротивление инерции, Н;
Nпк – мощность двигателя подъема ковша, кВт.
3.3 Исходные данные приведены в таблице №3
Расшифровка условных обозначений, приведенных в таблице №3
КF - Удельное сопротивление внедрению ковша, Н/м2
h - Толщина зачерпываемого слоя, м
b - Ширина ковша, м
kф - Коэффициент формы ковша
х - КПД механизма хода
Е - Емкость ковша, м3
kн - Коэффициент наполнения ковша
kр - Коэффициент разрыхления
kк - Коэффициент кусковатости
 - Плотность погружаемых пород, кг/м3
tц - Время погрузки одного сосуда, с
сц - Коэффициент сцепления колес с рельсами
Vр - Скорость машины при внедрении ковша в отбитую массу, м/с
 - Уклон пути, град
D - Диаметр колес, м
Gв - Вес вагона с грузом, H
Таблица №3 – Исходные данные для расчета практической работы № 3
Номер Условные обозначения и исходные данные
вари- КF,
h, м b,м kф
Е,
kH
kР
kк
,

2
3
анта
Н/м
м
кг/м3
1
0,75
0,5
0,9
1,7
0,77 3500
2,5104 0,32 0,8 0,8
2
0,75
0,55 0,8
1,45 0,78 3400
2,8104 0,34 0,9 0,9
4
3
0,75
0,65 0,9
1,5
0,8
3300
3,010 0,36 0,8 1,0
4
4
0,75
0,62 0,8
1,4
0,75 3200
3,210 0,38 0,9 1,0
5
0,8 0,9
0,75
0,64 0,9
1,55 0,78 3300
3,3104 0,4
4
6
0,9 0,8
0,75
0,55 0,7
1,6
0,7
3100
2,610 0,3
7
0,75
0,6
0,75 1,65 0,71 3000
2,7104 0,31 0,8 0,8
4
8
0,75
0,5
0,85 1,35 0,72 2900
2,410 0,33 0,9 0,9
9
0,8 1,0
0,75
0,62 0,8
1,4
0,7
2800
2,3104 0,3
4
10
0,75
0,64 0,75 1,45 0,71 2700
2,210 0,31 0,9 1,0
4
11
0,75
0,55 0,78 1,5
0,72 2600
2,110 0,32 0,8 0,9
12
0,75
0,5
0,83 1,55 0,73 2500
2,0104 0,33 0,9 0,8
4
13
0,75
0,6
0,85 1,6
0,74 3000
3,410 0,34 0,8 0,9
14
0,75
0,64 0,9
1,65 0,75 3100
3,5104 0,35 0,9 1,0
4
15
0,75
0,55 0,7
1,7
0,76 3200
2,510 0,36 0,8 0,9
4
16
0,75
0,5
0,8
1,4
0,77 3300
2,610 0,37 0,9 0,8
17
0,75
0,6
0,7
1,35 0,78 2900
2,7104 0,38 0,8 0,8
4
18
0,75
0,62 0,85 1,3
0,79 2800
2,810 0,39 0,9 0,9
19
0,8 1,0
0,75
0,64 0,9
1,4
0,8
2700
2,9104 0,4
4
0
0,75
0,5
0,8
1,3
0,75 3400
3,010 0,29 0,9 0,9
tц, с
сц
10
11
9
10
11
8
12
10
9
8
11
12
10
9
8
11
12
10
9
11
0,2
0,22
0,24
0,2
0,22
0,21
0,23
0,25
0,24
0,23
0,22
0,21
0,20
0,25
0,26
0,27
0,28
0,29
0,30
0,32
VР,
м/с
1,1
1,25
1,2
1,15
1,2
1,0
1,3
1,0
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,0
1,1
1,2
1,3
1,15
1,25
1,05
,
град
2,0
2,8
3,0
2,5
2,6
1,8
1,9
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
2,8
2,9
3,0
3,1
3,2
3,3
D, м
GВ, H
0,55
0,6
0,7
0,5
0,6
0,55
0,6
0,7
0,55
0,6
0,7
0,5
0,6
0,55
0,6
0,7
0,5
0,6
0,55
0,7
18103
17103
18103
17103
18103
16103
15103
16103
16103
15103
15103
14103
16103
16103
17103
17103
18103
16103
15103
18103
3.4 Общие сведения
Ковшовые
погрузочные
машины
предназначены
для
механизированной погрузки разрыхленной горной массы в вагонетки, на
конвейеры и другие транспортные средства при проведении горных
выработок.
По способу погрузки они делятся на машины периодического
действия с нижним захватом - ППН, с боковым - ППБ, верхним - ППВ, а
также с прямой погрузкой (непосредственно из ковша в транспортные
средства) и ступенчатой (через перегрузочный конвейер), т.е. ковш
разгружается сначала на конвейер, а с конвейера - в транспортные
средства.
1 - ковш; 2 - кулиса; 3 - корпус; 4 - коробка управления ходой
частью; 5 - ограждение; 6 - коробка управления механизмом подъема
ков; 7 - механизм подъема ковша с пневмодвигателем; 8 - ходовая часть;
9-подножка машиниста; 10 - пневмодвигатель хода (2 штуки; у
остальных одному)
Рисунок 4 -.Погрузочная машина типа ППН-3
Рисунок 5 - К определению силы тяги погрузочной машины
3.5 Расчет параметров машины
3.5.1 Сопротивление внедрению ковша определяется по формуле
(1)
КF  b  h
,Н
(1)
kФ  kK
где КF, h, b, kф, kк – смотреть в расшифровке исходных данных.
Wэ 
3.5.2 Техническая производительность определяется по формуле
(2)
19
60  Е  k H
, м3/мин
tЦ  kP
где kн и kр – коэффициенты наполнения ковша и разрыхления.
П тех 
(2)
3.5.3 Вес машины по сцеплению колёс определяется по формуле
(3)
Gм 
Wэ
,Н
 cц
где сц – коэффициент сцепления колес с рельсами.
(3)
3.5.4 Сила тяги по сцепному весу определяется по формуле (4)
Fт.сц   cц  G м , Н
(4)
3.5.5 Мощность двигателей хода определяется по формуле (5)
V W
N Х  k З  Р 3 Э , кВт
10  
где kз = 1,2 – коэффициент запаса мощности двигателей хода.
(5)
3.5.6 Сопротивление движению машины определяется по формуле
(6)
Wo  (G М  G В )   о , Н
(6)
где Gм – вес машины по сцепному весу, Н;
Gв – вес вагона с грузом, Н;
о = 0,016 – коэффициент трения в буксах колес (подшипники
качения).
3.5.7 Сопротивление от уклона пути определяется по формуле (7)
WУ  (G м  G в )  sin  , Н
(7)
где  – уклон пути, град.
3.5.8 Сопротивление криволинейной части пути определяется по
формуле (8)
Wk  0,3  Wo , Н
(8)
3.5.9 Сопротивление инерции
Vм2
W и  k и  (G м  G в ) 
,Н
(9)
2g S
где Vм = 1,25 м/с – скорость машины маневровая;
g = 9,81 м/с2 – ускорение силы тяжести;
S = 0,5 м – путь, проходимый машиной при заполнении
ковша;
kи = 0,1 – коэффициент инерции.
20
Суммарное сопротивление
(10)
 W  Wэ  Wо  Wу  Wk  Wи , Н
и, если WИ имеет «–»;Wу = «–»; Wк= 0,
тогда WИ  0 , следовательно,  W  WЭ
Правильность найденных значений веса машины (Gм) и мощность
ее привада (Nх) проверяются условием равенства сил тяги по мотору
(Fтм) и сцеплению (Fт.сц). Для этого определяем Fтм (рисунок 4):
Fтм 
10 3  N х   х
,Н
Vр
или Fтм 
где M кр 
к 
nк 
M кр
R
,Н
10 3  N х  х
  nк
30
60  Vр
к
(11)
(12)
, Нм – крутящий момент колеса машины; (13)
, с -1 – угловая частота вращения колеса;
(14)
, мин-1 – частота вращения колеса;
(15)
 D
D  2  R – диаметр колеса, м.
Таким образом , Fтм=FТсц.
3.5.10 Мощность двигателя подъема ковша
N пк 
ПТех    g  H  K т
, кВт
60  10 3  п
где Птех= 2 м3/мин – производительность машины;
 – плотность пород, кг/м3
H = 3 м – высота подъема ковша;
Кт=1,8…2,0 – коэффициент тары ковша;
п = 0,6 – КПД механизма подъема ковша;
(16)
21
4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4 «РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ
ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ»
4.1 Задание предусматривает выполнение расчета параметров
погрузочных машин непрерывного действия типа ПНБ.
4.2 В соответствии с этим необходимо определить:
WЭ – сопротивление экскавации;
WО – сопротивление движению;
W - суммарное сопротивление при работе машины;
Wрас - сопротивление расчетное;
NХ – мощность двигателей хода;
NЛ - мощность двигателей нагребающих лап;
Nк - мощность двигателей конвейера;
∑N - суммарную мощность двигателей погрузмашины
4.3 Исходные данные для представлены в таблице 4.
Расшифровка условных обозначений, приведенных в таблице №4
b - Ширина заборно-погрузочной части (ЗПЧ), м
∑l - Суммарная длина внедряемых частей (ЗПЧ и нагребающих лап), м
КF - Удельное сопротивление внедрению ЗПЧ, отнесенное к 1 м длины
этих кромок, Н/м2
δиз - Коэффициент износа ЗПЧ
Gм - Полный вес машины Н
ω - Коэффициент сопротивления движению гусениц по почве
α - Угол наклона почвы выработки, град
а - Ускорение машины в начале движения, м/с2
Кд - Коэффициент, учитывающий динамические нагрузки
ψсц - Коэффициент сцепления гусениц с почвой
Vр - Рабочая скорость машины, м/мин
ηх - Коэффициент полезного действия гусеничного хода
n - Частота колебаний лапы ЗПЧ, мин-1
Lр - Путь, проходимый лапой при отделении горной массы из отвала, м
γ - Плотность погружаемой горной массы, кг/м3
hгр - Высота груза, захватываемого лапой, м
h - Высота лапы погрузмашины, м
Lк - Длина конвейера, м
mo - Масса 1 т тягового органа конвейера, кг
ƒk - Коэффициент сопротивления тяговому органу
hп - Высота подъема груза конвейера, м
L - Расстояние от носка ЗПЧ до конвейера, м
αk - Угол наклона конвейера, град
ωр - Коэффициент сопротивления движению горной массы
Вк - Ширина желоба конвейера, м
hк - Высота конвейера, м
Vk - Скорость движения цепи конвейера, м/с
Таблица №4 – Исходные данные для расчета к заданию № 4
№
вар- b, ∑l, КF, δиз Gм, Н
та м м Н/м2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
0
2,7
2,0
2,8
2,5
2,6
2,0
2,7
2,1
2,5
2,6
2,2
2,5
2,4
2,3
2,0
2,5
2,3
2,7
2,5
2,6
0,3 8·103
0,25 10·103
0,2 7·103
0,2 9·103
0,3 10·103
0,2 7·103
0,25 8·103
0,3 9·103
0,3 10·103
0,2 10·103
0,25 8·103
0,2 9·103
0,25 7·103
0,3 7·103
0,2 9·103
0,2 8·103
0,25 7·103
0,2 9·103
0,3 10·103
0,3 9·103
1,0
1,2
1,3
1,1
1,2
1,2
1,0
1,1
1,2
1,3
1,2
1,0
1,1
1,2
1,3
1,0
1,1
1,1
1,0
1,3
33·104
23·104
20·104
25·104
30·104
50·104
25·104
45·104
40·104
20·104
25·104
35·104
40·104
45·104
20·104
23·104
45·104
50·104
35·104
40·104
ω
0,15
0,18
0,20
0,16
0,17
0,15
0,16
0,17
0,18
0,19
0,20
0,15
0,16
0,17
0,18
0,19
0,20
0,19
0,18
0,17
α, а, Кд
град м/с2
6
8
10
9
7
15
7
11
9
5
8
10
12
14
3
4
13
15
10
11
0,5
0,3
0,2
0,4
0,5
0,5
1,1
0,4
1,2
0,5
0,3
1,1
1,2
1,1
0,3
1,0
0,6
0,5
0,4
0,4
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
1,7
Условные обозначения и исходные данные
ψсц Vр,
η
n, Lр, γ, кг/м3 hгр, м h, м
м/мин
мин-1 м
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
10,0
11,0
12,0
13,0
12,0
10,5
9,5
8,5
10,0
15,5
10,0
13,0
11,0
12,0
15,5
15,0
14,0
10,5
11,0
12,0
0,7
0,8
0,8
0,7
0,75
0,7
0,75
0,8
0,8
0,7
0,75
0,8
0,75
0,7
0,8
0,8
0,75
0,75
0,7
0,7
30
32
30
31
32
30
31
30
32
32
30
30
31
31
45
40
35
35
30
31
1,23
1,30
1,32
1,35
1,25
1,23
1,25
1,30
1,26
1,32
1,27
1,28
1,33
1,35
1,31
1,33
1,35
1,35
1,23
1,27
3·103
3,2·103
3,3·103
3,1·103
3,4·103
3·103
3,1·103
3,4·103
3,1·103
3,3·103
3,2·103
3·103
3,1·103
3,5·103
3,3·103
3·103
3,2·103
3,4·103
3,5·103
3,3·103
2h
1,5h
1,2h
1,3h
1,4h
2h
1,6h
1,4h
1,3h
1,2h
1,7h
1,5h
1,4h
1,8h
1,4h
1,6h
2h
1,5h
2h
2h
0,250
0,220
0,230
0,210
0,240
0,220
0,250
0,240
0,210
0,220
0,250
0,230
0,240
0,210
0,220
0,210
0,240
0,230
0,210
0,220
Lк, mo, ƒk hп, м L,м αk,
м кг
гра
д
9,4 20 0,3 0,2 0,6 30
8,0 15 0,4 0,3 0,5 32
7,6 12 0,5 0,4 0,4 33
8,5 13 0,5 0,35 0,45 31
9,0 14 0,4 0,25 0,55 34
10 20 0,4 0,25 0,6 30
8,0 14 0,5 0,35 0,45 35
9,0 20 0,3 0,4 0,55 34
7,6 12 0,3 0,25 0,5 31
8,5 13 0,5 0,4 0,4 32
9,4 15 0,4 0,4 0,5 35
10,5 20 0,4 0,35 0,55 30
9,0 13 0,5 0,2 0,6 31
8,5 14 0,3 0,25 0,55 34
9,0 14 0,4 0,3 0,45 32
7,6 16 0,5 0,35 0,4 30
8,5 13 0,3 0,25 0,5 34
8,6 14 0,5 0,2 0,45 35
9,5 17 0,3 0,35 0,6 33
10 20 0,3 0,4 0,45 34
ωр Вк, hк, м Vk,
м
м/с
0,7
0,9
0,8
0,75
0,85
0,7
0,9
0,8
0,75
0,9
0,8
0,8
0,75
0,9
0,75
0,8
0,85
0,9
0,85
0,7
0,85
0,72
0,65
0,75
0,8
0,72
0,65
0,75
0,8
0,85
0,72
0,7
0,65
0,7
0,72
0,8
0,85
0,85
0,72
0,72
0,4
0,3
0,2
0,25
0,35
0,4
0,2
0,35
0,2
0,4
0,25
0,2
0,3
0,4
0,35
0,25
0,4
0,3
0,2
0,35
1,0
1,1
1,2
1,25
1,15
1,0
1,1
1,25
1,2
1,1
1,25
1,15
1,25
1,0
1,1
1,0
1,25
1,1
1,2
1,15
4.4 Общие сведения
Погрузочные машины непрерывного действия с боковым захватом
типа ПНБ предназначены для погрузки разрыхленной горной массы с
коэффициентом крепости f от 6 до 16 и кусковатостью от 200 до 800 мм
(в зависимости от типа и класса-машины) в вагонетки, на конвейер или
другие транспортные средства. В отличие от погрузочных машин
периодического действия с ковшовым исполнительным органом они
имеют заборно-погрузочную часть типа «нагребающие лапы»
непрерывного действия, скребковый -конвейер, гусеничную ходовую
часть, электро- и гидрооборудование (рисунок 6).
1 - конвейер; 2 - погрузочный стол; 3 - кривошипный механизм, 4 нагребающая лапа
Рисунок 6 - Заборно-погрузочная часть (ЗПЧ) погрузочной
машины ПНБ
4.5 Расчет параметров погрузочных машин непрерывного действия
типа ПНБ
4.4.1 Расчет потребной мощности двигателей погрузочных машин
непрерывного действия типа ПНБ [4, 5, 6, 7, 11]
Рассчитываются сопротивления машине при погрузке
∑W=WЭ+WО - суммарное сопротивление машине,
(1)
где
WЭ =∑l·КF
·δиз,
Нсопротивление
экскавации
(2)
(сопротивление внедрению заборно-погручочной части
ЗПЧ);
∑l - суммарная длина внедрения коска, кромок ЗПЧ и лап, м;
КF - удельное сопротивление внедрению, отнесенное к 1 м длины
этих кромок, Н/м; (уголь - (2-3) 103; сланец, известняк - (5-6)
103, железная руда - (6-7) 103; крепкая руда цветных металлов
- (8-10)103;
δиз - коэффициент износа носка ЗПЧ;
WО = Gм (ω ± i+ ωа), Н - сопротивление движению машины
(3)
где Gм - полный вес машины, Н;
ω = (0,15. 0,2) - коэффициент сопротивления движению
гусениц;
i= sinα- уклон трассы, град;
24
ωа=a/g- динамический коэффициент сопротивления;
а = (0,2... 1,2) м/с2 - ускорение машины в начале движения;
g = 9,8 м/с2 - ускорение силы тяжести.
Тогда расчетное сопротивление в период внедрения машины с
учетом динамических нагрузок составит
Wрас=kд·∑W, Н,
(4)
где kд = (1,6...1,7) - коэффициент, учитывающий динамические
нагрузки.
По Wрас проверяется вес машины, т.е. должно удовлетворяться
условие
Wрас=Gм·ψсц, Н (приводятся конкретные цифры),
(5)
где ψсц = (0,4... 0,65) - коэффициент сцепления гусениц с почвой.
4.4.2 Определение мощности двигателей хода по максимальному
усилию внедрения Wрас;
N x  kз
W рас  V p
60  10 3 
, кВт
(6)
где kз= 1,1 - коэффициент запаса мощности двигателей хода;
Vp - рабочая скорость машины, м/мин;
ηх= 0,7... 0,8 - к.п.д. механизма гусеничного хода.
4.4.3 Определение мощности двигателей привода нагребающих
лап
Nл 
Ал  n
-мощность привода одной лапы
9550  л
(7)
(или Nл·2, кВт - на две лапы),
где Ал=Wэ·Lр+(G·hn+0,2G·L)·kш, Н-работа, совершаемая лапой за
один ход при работе;
(8)
Wэ - сопротивление экскавации, Н;
Lр - путь, проходимый лапой при отделении горной массы, м,
G = (VЛ·g· γ), Н - вес горной массы, перемещаемой лапой; (9)
g= 9,8 м/с2 - ускорение силы тяжести;
γ - плотность горной массы, кг/м3;
Vл = hгр·∑l·(b/2), м3- объем горной породы, захватываемый
лапой;( 10)
hгр = (1...2)·h - высота груза лапы, м;
h- высота лапы, м;
∑l - суммарная длина носка и лап, внедряемых в отвал, м;
b - ширина ЗПЧ, м;
hп - высота подъема груза по ЗПЧ до начала кромки
конвейера, м;
L - расстояние от начала ЗПЧ до конвейера, м;
kш = 2 - коэффициент заштыбовки при работе лап;
n - число качаний лап, мин-1;
25
η = 0,7 - к.п.д. привода лапы.
4.4.4 Определение технической производительности конвейера
Птех.к =60•Fk•Vk•Киз, м3/мин,
(11)
2
где Fk = Вk • hk, м - сечение конвейера;
Киз = 0,6 - коэффициент неравномерности загрузки;
hк - высота конвейера, м;
Vк - скорость цепи конвейера, м/с.
4.4.5 Определение мощности двигателей конвейера
Nk
k з  Vk  Lk  [2 g o  f k  cjs k  q( p  cos  k  sin  k )]
10 3  к
, кВт
(12)
(т.е. 2 двигателя по (кВт) каждый),
где kз = 1,1 - коэффициент запаса мощности двигателей;
Lk- длина конвейера, м;
go = mo·g, вес 1 м тягового органа конвейера, Н;
fk = (0,3... 0,5) - коэффициент сопротивления движению
тягового органа;
αk - угол наклона конвейера, град;
ωр= (0,7...1,2) - коэффициент сопротивления движению горной
массы;
ηк = 0,8 - к.п.д. механизма привода конвейера.
q
П тех    g
, H- нагрузка на 1 м конвейера;
60  Vk
(13)
здесь Птех - техническая производительность конвейера, мЗ/мин;
4.4.6 Суммарная мощность двигателей машины
∑N=Nл+2Nk+Nмс, кВт,
где Nмс = 4 кВт - мощность маслостанции.
(14)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Байконуров О.А.,Филимонова А.Т. Комплексная механизация
очистных работ при подземной разработки рудных месторождений. –
Алма-Ата,1973. С.72-88,135.
2. Мандровский А.М.,Мазей А.С. Методические указания к
выполнению курсового проекта по горным машинам (для студентов
специальности 1902). – Алматы.:КазНТУ,1996.С.19-22.
3. Медведев И.Ф. Режимы бурения и выбор буровых машин. – М.:
Недра,1986.С.110-139.
4. Мазей А.С. Горные машины. Методические указания к
практическим занятиям (для студентов специальности 0902,0901). –
Алматы.:КазПТИ, 2001. С.15-20.
5. Машины и оборудование для шахт и рудников: Справочник/
С.Х.Клорикьян, В.В.Старичнев, М.А.Скребный и др.-М.: Издательство
Московсковского государственного горного университета, 2002
6. Стандарт предприятия. Общие требования к текстовым
документам. – Рудный: РИИ, 1998