Odkrywka projekt 2

Politechnika Wrocławska Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Rok II, semestr IV Studia stacjonarne I stopnia

Legnica, 9.06.16

Projekt z Eksploatacji Odkrywkowej nr 2

Analiza technologiczna pracy koparki kołowej typu SRs-2000

Wykonali: Sara Siuda Wojciech Kowalczyk

Spis Treści 1. 2. 3.

Cel projektu.....................................................................................................................3 Dane projektowe .............................................................................................................3 Obliczenia .......................................................................................................................4 a) Promień urabiania i kąty pochylenia wysięgnika urabiającego w funkcji wysokości urabiania .............................................................................................................................4 b) Kąty graniczne pochylenia skarpy bocznej zabierki w funkcji jej wysokości ............5 c) Maksymalna odległość osi trasy koparki od wewnętrznej skarpy bocznej w funkcji wysokości zabierki i przyjętego pochylenia skarpy bocznej ...............................................6 d) Minimalne pochylenie skarpy bocznej w funkcji wysokości zabierki i odległości osi trasy koparki od skarpy bocznej ..........................................................................................7 e) Zewnętrzna dolna szerokości zabierki w funkcji dolnego zewnętrznego kąta obrotu wysięgnika urabiającego .....................................................................................................8 f) Zewnętrzna górna szerokość zabierki w funkcji zewnętrznego dolnego kąta obrotu wysięgnika urabiającego, pochylenia skarpy bocznej zabierki, przy wewnętrznym górnym kącie obrotu wysięgnika urabiającego równym 90º ........................................................... 10 g) szerokość zabierki w funkcji zewnętrznego dolnego kąta obrotu wysięgnika urabiającego przy granicznym pochyleniu skarpy bocznej w zależności od wysokości urabianego piętra .............................................................................................................. 11 h) Graniczne pochylenie skarpy czołowej zabierki w funkcji jej wysokości ................ 13 i) Maksymalna wartość zabioru w funkcji wysokości zabierki i pochylenia skarpy czołowej ze względu na możliwość dojazdu czoła zabierki ............................................... 13 j) Maksymalna wartość zabioru z uwagi na możliwość zetknięcia się konstrukcji wysięgnika urabiającego z górną krawędzią drugiego stopnia w zabierce (licząc od góry) 14 4. Prognozowanie wydajności ........................................................................................... 15 a) Wydajność teoretyczna .............................................................................................. 15 b) Wydajność techniczna ............................................................................................ 15 c) Wydajność efektywna ................................................................................................ 15 d) Wydajność ruchowa ............................................................................................... 16 e) Zależność pomiędzy jednostkową liniową siłą kopania a wydajnością techniczną koparki ............................................................................................................................. 16 5. Zabierka formowana z lewej strony koła czerpakowego…………………………………. 18 6. Wnioski……………………………………………………………………………………19

2

1. Cel projektu Projekt ma celu dokonanie analizy technologicznej pracy koparki kołowej typu SRS-2000. Koparka będzie pracować w systemie zabierkowym z uwzględnieniem zabierki czołowej, która będzie docelowym sposobem eksploatacji węgla.

2. Dane projektowe Projekt będzie obliczany dla danych zamieszczonych w tabeli nr 2.1. Tabela 2.1. Dane obliczeniowe dla koparki SRs-2000 Lp.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.

Symbol

Wartość

Jednostka

2,2 11 34

m3 m

Liczba wsypów na minutę

q D nw

Moc napędu koła czerpakowego

No

Liczba czerpaków Promień zaokrąglenia czerpaka Maksymalna wysokość wzniosu osi koła urabiającego ponad poziom roboczy Długość wysięgnika koparki Odległość osi tylnego przegubu od osi podwozia koparki Wysokość osi tylnego przegubu wysięgnika na poziom roboczy Jednostronny gabaryt długości podwozia koparki Jednostronny gabaryt szerokości podwozia koparki Grubość dolnego płata konstrukcji wysięgnika koła czerpakowego

z r hrg

630 10 0

kW szt. m

28

m

e

34 2

m m

y

12

m

F E d

14 16

m m

1,2

m

Maksymalna długość załadunku Graniczny kąt przyłożenia koła czerpakowego względem calizny Klasa urabialności gruntu Różnica ilości wysypów

lz

30

m

H l, p

52

º

∆nw

III 10

-

Parametr Pojemność czerpaka Średnica koła czerpakowego

K

1

min .

Dla III klasy urabialności gruntu w tabeli nr 2.2 zestawiono parametry obliczeniowe skał. Tabela 2.2. Parametry gruntu o III klasie urabialności Parametr Współczynnik rozluźnienia gruntu Współczynnik wypełnienia czerpaka Ciężar objętościowy gruntu Dynamiczny wskaźnik kopania Nominalny liniowy opór kopania

Symbol kr kw

γo dwk kLn

Wartość 1,25 0,8 1,9 1,4 60

Jednostka t/m3 Kg/cm2

3

3. Obliczenia a) Promień urabiania i kąty pochylenia wysięgnika urabiającego w funkcji wysokości urabiania Kąt pochylenia wysięgnika obliczono z zależności

 hr  y   [º],  K 

  arcsin 

(3.1)

natomiast promień urabiania korzystając z zależności Pu  e  K 2  hr  y  [m]. 2

(3.2)

W tabeli nr 3.1. zamieszczono wyniki obliczeń tych parametrów w funkcji wzniosu osi koła ponad poziom roboczy hr, dobierając jej wartość z zakresu od 0,5D do hrg. Na rysunku nr 3.1 oraz 3.2 zamieszczono odpowiednie schematy. Tabela 3.1. Promień urabiania i kąty pochylenia wysięgnika urabiającego w funkcji wysokości urabiania

hr [m]

Pu[m]

Β [º]

5,5 11 16,5 22 28

34,37 34,99 34,70 33,50 31,26

-11 -2 8 17 27

Pu [m]

35,50 35,00 34,50 34,00 33,50 33,00 32,50 32,00 31,50 31,00 0

5

10

15

20

25

30

hr [m] Rysunek 3.1. Promień urabiania wysięgnika urabiającego w funkcji wysokości urabiania

4

30 25 20

B [st.]

15

10 5 0 -5

0

5

10

15

20

25

30

-10 -15 hr[m] Rysunek 3.2. Kąty pochylenia wysięgnika urabiającego w funkcji wysokości urabiania

Maksymalny promień urabiania obliczono z zależności

Pmax  K  e [m],

(3.3)

po podstawieniu danych liczbowych otrzymano

Pmax  28  2  30 m.

(3.3’)

b) Kąty graniczne pochylenia skarpy bocznej zabierki w funkcji jej wysokości Ustalono, że promień dolny jest równy Pd = 30,71 m, natomiast promień górny jest równy Pg = 28,30 m. Warunek, aby koparka nie wyszła z zabierki dany jest zależnością

 gr 

 2

 H l , p [º].

(3.4)

Po podstawieniu wartości liczbowych otrzymano

 gr  44 º

(3.4’)

Natomiast graniczną odległość osi trasy koparki od wewnętrznej skarpy bocznej lgr obliczono za pomocą zależności l gr  Pd  sin  gr [m].

(3.5)

Po podstawieniu danych liczbowych otrzymano l gr  30,61 sin 44  21,33 m.

(3.5’)

Uwzględniając warunek podwozia odległość tą oblicza się z zależności 5

l t gr  E l gr   1 [m].

(3.6)

Podstawiając wartości liczbowe otrzymano

l t gr  E21,33  1  21  1  22 m.

(3.6’)

Kąt graniczny pochylenia skarpy bocznej zabierki obliczono z zależności

 bgr  arctg

hr  0,5  D [º], Pg  l gr

(3.7)

..

(3.8)

W tabeli nr 3.2. zamieszczono wyniki obliczeń tych parametrów w funkcji wzniosu osi koła ponad poziom roboczy hr, dobierając jej wartość z zakresu od 0,5D do hrg. Na rysunku nr 3.3 zamieszczono odpowiednie schematy. Tabela 3.2. Kąty graniczne pochylenia skarpy bocznej zabierki w funkcji jej wysokości

hr [m]

αbgr [º]

αtbgr [º]

5,5 11 16,5 22 27,5

0,00 29,85 48,94 59,85 66,46

0,00 32,41 51,78 62,30 38,51

80,00 70,00 60,00

alfa [o]

50,00 a bgr

40,00

atbgr

30,00 20,00 10,00 0,00 5,5

10,5

15,5

20,5

25,5

30,5

hr [m] Rysunek 3.3. Kąty graniczne pochylenia skarpy bocznej zabierki w funkcji jej wysokości

c) Maksymalna odległość osi trasy koparki od wewnętrznej skarpy bocznej w funkcji wysokości zabierki i przyjętego pochylenia skarpy bocznej Charakterystyki wykreślono stosując zależność 6

lmax  Pg  hr  0,5  D  ctg b [m].

(3.9)

Obliczenia dokonano dla hr jak w poprzednich podpunktach natomiast αb dobierano w zakresie od αgr dla danego hr, do 90º, co 5º. Wyniki obliczeń zamieszczono w tabeli nr 3.3.

hr [m]

Tabela 3.3. Maksymalna odległość osi trasy koparki od wewnętrznej skarpy bocznej w funkcji wysokości zabierki i przyjętego pochylenia skarpy bocznej 0,349 0,436 0,524 0,611 0,698 0,785 0,872 0,960 1,047 1,134 1,222 1,309 1,396 Imax [m]

20 5,5 31,00 11 15,89 16,5 0,78 22 27,5 28 -

25 31,00 19,21 7,41 -

30 35 40 45 50 31,00 31,00 31,00 31,00 31,00 21,47 23,15 24,45 25,50 26,38 11,95 15,29 17,89 20,00 21,77 2,42 7,44 11,34 14,50 17,15 4,78 9,00 12,54 4,19 8,50 12,12

55 31,00 27,15 23,30 19,45 15,60 15,25

60 31,00 27,82 24,65 21,47 18,30 18,01

65 31,00 28,44 25,87 23,31 20,74 20,51

70 31,00 29,00 27,00 24,99 22,99 22,81

75 31,00 29,53 28,05 26,58 25,11 24,97

80 31,00 30,03 29,06 28,09 27,12 27,03

Następnie sporządzono wykres zamieszczony na rysunku nr 3.4.

20 st.

35,00

25 st.

30,00

30 st.

25,00

35 st.

lmax [m]

40 st.

20,00

45 st.

15,00

50 st. 55 st.

10,00

60 st.

5,00

65 st.

0,00

70 st.

0

5

10

15

20

25

30

hr [m]

75 st. 80 st. 85 st.

Rysunek 3.4. Maksymalna odległość osi trasy koparki od wewnętrznej skarpy bocznej w funkcji wysokości zabierki i przyjętego pochylenia skarpy bocznej

d) Minimalne pochylenie skarpy bocznej w funkcji wysokości zabierki i odległości osi trasy koparki od skarpy bocznej Charakterystyki te obliczono korzystając z zależności

 b min  arctg

hr  0.5  D [º]. Pu  l

(3.10)

Wartość odległości osi trasy koparki od skarpy bocznej dobierano z zakresu

l gr  l  lmax .

(3.11) 7

1,484

85 31,00 30,52 30,04 29,56 29,08 29,03

Wyniki obliczeń zamieszczono w tabeli nr 3.4. Tabela 3.4. Minimalne pochylenie skarpy bocznej w funkcji wysokości zabierki i odległości osi trasy koparki od skarpy bocznej αb min hr [m] 21 22 23 24 25 26 27 28 5,5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 11 21,47 22,96 24,65 26,60 28,85 31,47 34,56 38,22 16,5 38,76 40,90 43,23 45,79 48,59 51,66 55,00 58,65 22 52,86 55,13 57,54 60,08 62,76 65,57 68,51 71,58 27,5 64,99 67,17 69,42 71,73 74,11 76,55 79,04 81,57 28 66,04 68,20 70,43 72,72 75,07 77,47 79,92 82,41

e) Zewnętrzna dolna szerokości zabierki w funkcji dolnego zewnętrznego kąta obrotu wysięgnika urabiającego Charakterystyki zostaną obliczone z zależności

Bzd  Pd  sin zd .

(3.12)

W tabeli nr 3.5 zamieszczono wyniki obliczeń dla  zd z zakresu -30º do 30º. Tabela 3.5. Zewnętrzna dolna szerokości zabierki w funkcji dolnego zewnętrznego kąta obrotu wysięgnika urabiającego Φzd Bzd [º] m -30 -17,19 -25 -14,53 -20 -11,76 -15 -8,90 -10 -5,97 -5 -3,00 0 0,00 5 3,00 10 5,97 15 8,90 20 11,76 25 14,53 30 17,19

Zewnętrzna górna szerokości zabierki w funkcji zewnętrznego górnego kąta obrotu wysięgnika urabiającego, pochylenia skarpy bocznej i wysokości zabierki Charakterystyki policzono korzystając ze wzoru

Bzg  Bzd  hr  ctg  b [m].

(3.13)

Obliczenia dokonano dla wartości kąta αb z zakresu α’bgr co 10º do wartości 90º. Wyniki obliczeń dla każdej z wysokości oraz dla zewnętrznego kąta obrotu wysięgnika urabiającego z zakresu -30º do 30º zamieszczono w tabeli nr 3.6. Na podstawie obliczeń sporządzono wykres zamieszczony na rysunku nr 3.5.

8

Tabela 3.6. Zewnętrzna górna szerokości zabierki w funkcji zewnętrznego górnego kąta obrotu wysięgnika urabiającego, pochylenia skarpy bocznej i wysokości zabierki Bzg [m] Φzd [°] hr 0,698 0,873 1,047 1,222 1,396 1,571 40 50 60 70 80 90 -23,74 -21,80 -20,36 -19,19 -18,15 -17,19 -30 -18,31 -16,37 -14,93 -13,76 -12,73 -11,76 -20 -12,52 -10,58 -9,14 -7,97 -6,94 -5,97 -10 5,5 -6,55 -4,62 -3,18 -2,00 -0,97 0,00 0 -0,59 1,35 2,79 3,97 5,00 5,97 10 5,20 7,14 8,58 9,75 10,79 11,76 20 10,63 12,57 14,01 15,18 16,22 17,19 30 -30,29 -26,42 -23,54 -21,19 -19,12 -17,19 -30 -24,86 -20,99 -18,11 -15,76 -13,69 -11,76 -20 -19,08 -15,20 -12,32 -9,97 -7,91 -5,97 -10 11 -13,11 -9,23 -6,35 -4,00 -1,94 0,00 0 -7,14 -3,26 -0,38 1,96 4,03 5,97 10 -1,35 2,53 5,40 7,75 9,82 11,76 20 4,08 7,95 10,83 13,18 15,25 17,19 30 -36,85 -31,03 -26,71 -23,19 -20,09 -17,19 -30 -31,42 -25,60 -21,28 -17,76 -14,66 -11,76 -20 -25,63 -19,81 -15,49 -11,97 -8,88 -5,97 -10 16,5 -19,66 -13,85 -9,53 -6,01 -2,91 0,00 0 -13,70 -7,88 -3,56 -0,04 3,06 5,97 10 -7,91 -2,09 2,23 5,75 8,85 11,76 20 -2,48 3,34 7,66 11,18 14,28 17,19 30 -43,40 -35,65 -29,89 -25,19 -21,06 -17,19 -30 -37,97 -30,22 -24,46 -19,76 -15,63 -11,76 -20 -32,19 -24,43 -18,67 -13,98 -9,85 -5,97 -10 22 -26,22 -18,46 -12,70 -8,01 -3,88 0,00 0 -20,25 -12,49 -6,73 -2,04 2,09 5,97 10 -14,46 -6,70 -0,95 3,75 7,88 11,76 20 -9,03 -1,28 4,48 9,18 13,31 17,19 30 -49,96 -40,26 -33,06 -27,19 -22,03 -17,19 -30 -44,53 -34,83 -27,63 -21,76 -16,60 -11,76 -20 -38,74 -29,04 -21,85 -15,98 -10,82 -5,97 -10 27,5 -32,77 -23,08 -15,88 -10,01 -4,85 0,00 0 -26,80 -17,11 -9,91 -4,04 1,12 5,97 10 -21,02 -11,32 -4,12 1,75 6,91 11,76 20 -15,59 -5,89 1,31 7,18 12,34 17,19 30 -50,55 -40,68 -33,35 -27,38 -22,12 -17,19 -30 -45,12 -35,25 -27,92 -21,95 -16,69 -11,76 -20 -39,34 -29,46 -22,13 -16,16 -10,91 -5,97 -10 28 -33,37 -23,49 -16,17 -10,19 -4,94 0,00 0 -27,40 -17,53 -10,20 -4,22 1,03 5,97 10 -21,61 -11,74 -4,41 1,56 6,82 11,76 20 -16,18 -6,31 1,02 6,99 12,25 17,19 30

9

Bzg [m]

20,00 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 40

50

60 70 alfa t bgr [st.]

80

90

Rysunek 3.5. Zewnętrzna górna szerokości zabierki w funkcji pochylenia skarpy bocznej i wysokości zabierki dla zewnętrznej dolnego kąta obrotu wysięgnika urabiającego Φzd = 30º

f) Zewnętrzna górna szerokość zabierki w funkcji zewnętrznego dolnego kąta obrotu wysięgnika urabiającego, pochylenia skarpy bocznej zabierki, przy wewnętrznym górnym kącie obrotu wysięgnika urabiającego równym 90º Charakterystyki zostały policzone stosując zależność

B  Pg  Bzd  hr  ctg  b [m],

(3.14)

W tabeli nr 3.7 zamieszczono wyniki obliczeń dla wartości kąta αb z zakresu α’bgr co 10º do wartości 90º, dla zewnętrznego kąta obrotu wysięgnika urabiającego z zakresu -30º do 30º oraz dla każdej z wysokości. Tabela 3.7. Zewnętrzna górna szerokość zabierki w funkcji zewnętrznego dolnego kąta obrotu wysięgnika urabiającego, pochylenia skarpy bocznej zabierki, przy wewnętrznym górnym kącie obrotu wysięgnika urabiającego równym 90º B hr 0,698 0,873 1,047 1,222 1,396 1,571 Φzd [°] 40 50 60 70 80 90 7,26 9,20 10,64 11,81 12,85 13,82 -30 12,69 14,63 16,07 17,24 18,27 19,24 -20 18,48 20,42 21,86 23,03 24,06 25,03 -10 24,45 26,38 27,82 29,00 30,03 31,00 0 5,5 30,41 32,35 33,79 34,97 36,00 36,97 10 36,20 38,14 39,58 40,75 41,79 42,76 20 41,63 43,57 45,01 46,18 47,22 48,19 30 0,71 4,58 7,46 9,81 11,88 13,82 -30 6,14 10,01 12,89 15,24 17,31 19,24 -20 11 11,92 15,80 18,68 21,03 23,09 25,03 -10 17,89 21,77 24,65 27,00 29,06 31,00 0 23,86 27,74 30,62 32,96 35,03 36,97 10

10

16,5

22

27,5

28

29,65 35,08 -5,85 -0,42 5,37 11,34 17,30 23,09 28,52 -12,40 -6,97 -1,19 4,78 10,75 16,54 21,97 -18,96 -13,53 -7,74 -1,77 4,20 9,98 15,41 -18,96 -13,53 -7,74 -1,77 4,20 9,98 15,41

33,53 38,95 -0,03 5,40 11,19 17,15 23,12 28,91 34,34 -4,65 0,78 6,57 12,54 18,51 24,30 29,72 -9,26 -3,83 1,96 7,92 13,89 19,68 25,11 -9,26 -3,83 1,96 7,92 13,89 19,68 25,11

36,40 41,83 4,29 9,72 15,51 21,47 27,44 33,23 38,66 1,11 6,54 12,33 18,30 24,27 30,05 35,48 -2,06 3,37 9,15 15,12 21,09 26,88 32,31 -2,06 3,37 9,15 15,12 21,09 26,88 32,31

38,75 44,18 7,81 13,24 19,03 24,99 30,96 36,75 42,18 5,81 11,24 17,02 22,99 28,96 34,75 40,18 3,81 9,24 15,02 20,99 26,96 32,75 38,18 3,81 9,24 15,02 20,99 26,96 32,75 38,18

40,82 46,25 10,91 16,34 22,12 28,09 34,06 39,85 45,28 9,94 15,37 21,15 27,12 33,09 38,88 44,31 8,97 14,40 20,18 26,15 32,12 37,91 43,34 8,97 14,40 20,18 26,15 32,12 37,91 43,34

42,76 48,19 13,82 19,24 25,03 31,00 36,97 42,76 48,19 13,82 19,24 25,03 31,00 36,97 42,76 48,19 13,82 19,24 25,03 31,00 36,97 42,76 48,19 13,82 19,24 25,03 31,00 36,97 42,76 48,19

20 30 -30 -20 -10 0 10 20 30 -30 -20 -10 0 10 20 30 -30 -20 -10 0 10 20 30 -30 -20 -10 0 10 20 30

g) szerokość zabierki w funkcji zewnętrznego dolnego kąta obrotu wysięgnika urabiającego przy granicznym pochyleniu skarpy bocznej w zależności od wysokości urabianego piętra Szerokość zabierki obliczono korzystając z zależności t B  Pg  Bzd  H max  ctg  bgr [m],

(3.15)

H max  hr  0.2  D [m] .

(3.16)

gdzie:

Wyniki obliczeń zamieszczono w tabeli nr 3.8 natomiast wykresy zostały zamieszczone na rysunku nr 3.6.

11

Tabela 3.8. Szerokość zabierki w funkcji zewnętrznego dolnego kąta obrotu wysięgnika urabiającego przy granicznym pochyleniu skarpy bocznej w zależności od wysokości urabianego piętra αbgrt [º] 0,00 31,43 50,71 61,39 67,75 68,2 Hmax [m] 7,7 13,2 18,7 24,2 29,7 30,2 hr [m]

5,5

11

Φzd [°] -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30

16,5

22

27,5

28

17,80 0,62 3,27 6,04 8,90 11,83 14,80 17,80 20,80 23,77 26,70 29,56 32,33

18,85 1,67 4,32 7,09 9,95 12,88 15,85 18,85 21,85 24,82 27,75 30,61 33,38

18,92 1,74 4,39 7,16 10,02 12,95 15,92 18,92 21,92 24,89 27,82 30,68 33,45

B [m] -

9,40 -7,78 -5,13 -2,36 0,50 3,43 6,40 9,40 12,40 15,37 18,30 21,16 23,93

15,70 -1,48 1,17 3,94 6,80 9,73 12,70 15,70 18,70 21,67 24,60 27,46 30,23

40,00 35,00 30,00

Φ zd = 0 Φ zd = 5 Φ zd = 10 Φ zd = 15 Φ zd = 20 Φ zd = 25

B [m]

25,00 20,00

15,00 10,00 5,00 0,00 25

35

alfa t 45 bgr [st.]

55

65

Rysunek 3.6. Szerokość zabierki w funkcji zewnętrznego dolnego kąta obrotu wysięgnika urabiającego przy granicznym pochyleniu skarpy bocznej w zależności od wysokości urabianego piętra

12

h) Graniczne pochylenie skarpy czołowej zabierki w funkcji jej wysokości Graniczne pochylenie skarpy czołowej zabierki obliczono korzystając ze wzoru

 hrg  0.5  D   [º]  P  ( F  f ) g  

 cgr  arctg 

(3.17)

gdzie: f – obejmuje dwa odcinki, f’ obliczany z zależności f '  Pd  Pd2  E 2 [m],

(3.18)

oraz f’’ przyjęty jako 1,2 z uwzględnieniem występujących zagrożeń ze strony skarpy. Po podstawieniu danych liczbowych otrzymano f = 3,17 [m]. Wyniki pozostałych obliczeń zamieszczono w tabeli nr 3.9. Tabela 3.9. Graniczne pochylenie skarpy czołowej zabierki w funkcji jej wysokości hr [m] 5,5 11 16,5 22 28

Hmax [m] 7,7 13,2 18,7 24,2 29,7

αcgr [°] 0,00 25,47 43,61 55,01 62,30

i) Maksymalna wartość zabioru w funkcji wysokości zabierki i pochylenia skarpy czołowej ze względu na możliwość dojazdu czoła zabierki Obliczenia charakterystyki dokonano wykorzystując wzór

Z1  Pg  ( F  f ) 

hr  0.5  D [m], tg c

(3.19)

dla kąta αc większego od αcgr i zamieszczono w tabeli nr 3.10. Na podstawie wyników sporządzono wykres zamieszczony na rysunku nr 3.7. Tabela 3.10. Maksymalna wartość zabioru w funkcji wysokości zabierki i pochylenia skarpy czołowej ze względu na możliwość dojazdu czoła zabierki αc [°] hr 0,17 0,35 0,52 0,70 0,87 1,05 1,22 1,40 1,57 [m] 10[°] 20[°] 30[°] 40[°] 50[°] 60[°] 70[°] 80[°] 90[°] 5,5 11,55 11,55 11,55 11,55 11,55 11,55 11,55 11,55 11,55 11 -19,64 -3,56 2,02 4,99 6,93 8,37 9,55 10,58 11,55 16,5 -50,84 -18,67 -7,50 -1,56 2,32 5,20 7,55 9,61 11,55 22 -82,03 -33,78 -17,03 -8,12 -2,30 2,02 5,54 8,64 11,55 27,5 -48,90 -26,56 -14,67 -6,91 -1,15 3,54 7,67 11,55

13

14,00 12,00

Z1 [m]

10,00 8,00

hr = 5,5

6,00

hr =11

4,00

hr = 16,5 hr = 22

2,00 0,00 0

20

40 60 alfa c [st.]

80

100

Rysunek 3.7. Maksymalna wartość zabioru w funkcji wysokości zabierki i pochylenia skarpy czołowej ze względu na możliwość dojazdu czoła zabierki

j) Maksymalna wartość zabioru z uwagi na możliwość zetknięcia się konstrukcji wysięgnika urabiającego z górną krawędzią drugiego stopnia w zabierce (licząc od góry) Charakterystykę obliczono stosując zależność

Z2 





0.5  D  cos( hr   )  (d  t )  hII  ctg  c  ( D / hII  1) [m], sin(  hr   )

(3.20)

w której ε obliczono z zależności

d  [º], K

  arctg 

(3.21)

a wartość h = 5,4 m. Wyniki obliczeń zamieszczono w tabeli nr 3.11. Tabela 3.11. Maksymalna wartość zabioru z uwagi na możliwość zetknięcia się konstrukcji wysięgnika urabiającego z górną krawędzią drugiego stopnia w zabierce (licząc od góry) αc [°] 0,175 0,349 0,524 0,698 0,873 1,047 1,222 1,396 1,571 hr [m] 5,5

βhr [°]

βhr [rad]

-11,0

-0,192

11

-1,7

-0,029

16,5 22 27,5 28

7,6 17,1 27,1 28,1

0,133 0,299 0,473 0,49

10

20

30

40

50

60

70

80

90

-63,4 -47,4 -41,8 -38,8 -36,9 -35,4 -34,2 -33,2 -32,2 173,2 157,1 151,5 148,6 146,6 145,2 144,0 143,0 142,0 -15,7 0,3 5,9 8,9 10,8 12,3 13,4 14,5 15,4 -32,0 -15,9 -10,3 -7,4 -5,4 -4,0 -2,8 -1,8 -0,8 -37,1 -21,0 -15,4 -12,4 -10,5 -9,1 -7,9 -6,9 -5,9 -37,4 -21,3 -15,7 -12,8 -10,8 -9,4 -8,2 -7,2 -6,2

14

4. Prognozowanie wydajności a) Wydajność teoretyczna Wydajność teoretyczną obliczono korzystając z zależności

Qo  60  q  nw [m3/h],

(4.1)

gdzie: q - pojemność czerpaka, m3, nw - liczba wsypów, 1/min . Po podstawieniu wartości liczbowych otrzymano

Qo  3696 m3/h.

(4.1’)

b) Wydajność techniczna Wydajność techniczną obliczono korzystając z zależności

Qt  60  q  nw 

kw 3 [m /h], kr

(4.2)

gdzie: kw – współczynnik wypełnienia czerpaka równy 1, kr – współczynnik rozluźnienia równy 1,25. Po podstawieniu wartości liczbowych otrzymano Qt  2738 m3/h.

(4.2’)

c) Wydajność efektywna Wydajność efektywną obliczono korzystając z zależności Qe  Qt   s ,m [m3/h],

(4.3)

 s ,m  0,8 [-],

(4.4)

Qe  2190 [m3/h].

(4.3’)

gdzie:

a następnie

15

d) Wydajność ruchowa Wydajność ruchową wyznaczono korzystając z zależności

Qr  Qe   k   l [m3/h],

(4.5)

gdzie: βk – współczynnik uwzględniający straty wydajności na końcówkach frontu eksploatacyjnego skutkiem zmiennych parametrów geometrycznych urabianej zabierki przyjęto βk = 0,8, βl – współczynnik strat losowych, przyjęto, βl = 1,0. Po podstawieniu wartości liczbowych otrzymano

Qr  1752 m3/h.

(4.5’)

e) Zależność pomiędzy jednostkową liniową siłą kopania a wydajnością techniczną koparki Jednostkową liniową siłę kopania obliczono stosując zależność

k Lsk 

  0,9  D  0,5h  122,4   N 0     o  Qt     3,6  102   Qt  D  nw    0,955  0,425  0,7  D  nw  r  0,955  0,425 30  1  cos   [kN/m]

(4.6)

gdzie:

  arccos(1 

2h ) [º]. D

(4.7)

Tabela 4.1 Tabela urabiania funkcji wysokości d 0,7 0,5 0,3

hr 5,6 4 2,4

stopnie 114 90 66

radiany 1,98 1,57 1,16

16

Tabela 4.2 Zestawienie wartości wydajności technicznej koparki kołowej w zależności od wysokości urabianego piętra

0,3D Q 3715, 3313, tech 56 83

2912,09 8765

2510,37 037

2108,64 1975

1706,91 358

1305,18 5185

903,456 7901

501,728 3951

100

kLsk 83,57 92,28

102,48

114,73

129,93

149,69

177,22

220,26

305,30

705, 67

Q 3715, 3313, tech 56 83

2912,09 8765

2510,37 037

2108,64 1975

1706,91 358

1305,18 5185

903,456 7901

501,728 3951

100

kLsk 83,33 92,57

103,37

116,31

132,34

153,13

182,03

227,08

315,86

732, 45

Q 3715, 3313, tech 56 83

2912,09 8765

2510,37 037

2108,64 1975

1706,91 358

1305,18 5185

903,456 7901

501,728 3951

100

kLsk 73,60 80,82

89,29

99,48

112,16

128,68

151,75

187,92

259,57

598, 02

0,5D

0,7D

4000 3500 3000

Q tech

2500 2000

0,5 D 0,3 D

1500

0,7 D

1000 500 0 100,00

200,00

300,00

400,00 kLsk

500,00

600,00

700,00

Rysunek 4.1 Wpływ wysokości urabianego stopnia na wydajność techniczną koparki

17

Tabela 4.3. Zależność wydajności technicznej od jednostkowych liniowych sił kopania dla różnych liczb wysypów na minutę

Nw=28 Q tech kLsk

2737,78 2437,78 2137,78 1837,78 1537,78 1237,78 99,36 109,99 122,44 137,38 155,89 179,94

937,78 213,41

637,78 265,67

337,78 368,80

37,78 853,65

3715,56 3315,56 2915,56 2515,56 2115,56 1715,56 1315,56 80,93 88,89 98,24 109,48 123,47 141,69 167,13

915,56 207,01

515,56 286,01

115,56 659,06

4693,33 4193,33 3693,33 3193,33 2693,33 2193,33 1693,33 1193,33 68,80 75,04 82,38 91,24 102,29 116,74 136,98 168,83

693,33 232,17

193,33 532,64

Nw=38 Q tech kLsk

Nw=48 Q tech kLsk

5000

nw = 24

4500

nw = 44

4000

nw = 34

3500 3000

Q tech

2500 2000 1500 1000

500 0 0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

700,00

kLsk Rysunek 4.1. Zależność wydajności technicznej od jednostkowych liniowych sił kopania dla różnych liczb wysypów na minutę

5.Zabierka formowana z lewej strony koła czerpakowego Wysokość urabianej skarpy wynosi H=28m Skarpa podzielona jest na 5 stopni: h1=5,5m h2=5,5m h3=5,5m h4=5,5m h5=5,5m Wysokość położenia osi koła czerpakowego Dla stopnia I h1=28-5,5+5,5+28m 18

Dla pozostałych stopni H2=22m H3=16,5m H4=11m H5=5,5m Pochylenie skarpy czołowej przyjęto α=60° Wewnętrzne kąty obrotu wysięgnika urabiającego dla poszczególnych stopni dla przypadku, gdy krańcowy wewnętrzny kąt obrotu na górnym stopniu wynosi 90°. Gdzie: Ij- przyrosty poziomych odległości od osi trasy koparki

Zewnętrzne kąty obrotu wysięgnika urabiającego dla poszczególnych stopni obliczono ze wzoru:

Gdzie: Bg- zewnętrzną górną część zabierki Bg= B-Pg Wyniki obliczeń zestawiono w tabeli 4.4, a technologię pracy na rysunku 4.2 dołączonego jako załącznik.

Stopnie

Wysokość stopnia [m]

hr[m]

Pu

Δhr

Δlj

Pu-Δij

sinΨwi

Ψwi

sinΨwz

Ψwz

I II III IV V

5,5 5,5 5,5 5,5 5,5

28 22,5 17 11,5 6

31,4 33,5 34,7 34,9 34,4

0 5,5 11 16,5 22

0 2,42 3,1 4,56 9,5

31,4 31,08 31,6 30,34 24,9

1 0,887 0,866 0,829 0,811

90 62,5 60 56 54

0,2079 0,294 0,3842 0,4555 0,5591

12,6 17,1 22,6 27,1 34

Tabela 4.4

6.Wnioski Na podstawie przeprowadzonych obliczeń stwierdzamy ze wysokość wzniosu będzie równa 28 m. Dla maksymalnej wartości wzniosu koła czerpakowego kat pochylenia wysięgnika jest równy 28º. Obliczony został również maksymalny promień urabiania, na podstawie zależności miedzy długości wysięgnika koparki i osi odległości tylnego przegubu od osi podwozia koparki, który w naszym przypadku wyniósł 31 m. Zauważalne jest również, ze kąt graniczny pochylenia skarpy zwiększa się wraz ze wzrostem wysokości ( wartość będzie większa jeżeli uwzględnimy warunek podwozia). Maksymalna odległość osi trasy koparki od wewnętrznej skarpy bocznej dla poziomu roboczego równego promieniowi koła czerpakowego jest niezależna od kąta nachylenia 19

skarpy bocznej i jest równa promieniowi urabiania w stopniu górnym Pg = 31 m.

Na

podstawie obliczeń wpływu odległości osi trasy od skarpy bocznej na minimalne pochylenie boczne, stwierdzamy że wzrost odległości powoduje zwiększenie kąta nachylenia skarpy bocznej, przy czy większy kat występuje dla wyższych pięter. Dolna szerokość zabierki zewnętrznej jest większa dla większego kąta obrotu wysięgnika koparki. Podobnie jest z górną szerokości zabierki, która w stosunku do dolnej szerokości zabierki pomniejszona jest o rzut poziomy skarpy bocznej. Rzut ten jest oczywiście większy dla wyższej wysokości skarpy oraz mniejszy kąt nachylenia skarpy. Analizują wydajność koparki jednoznacznie stwierdzamy , ze zależy ona w głównej mierze od: wysokości urabianego pięta i od ilości wsypów. Wzrost prędkości wysypów powoduje wzrost wydajności koparki, idealnie obrazuje to wykres nr 4.2.

20