Transcript Выемочно-транспортирующими машинами

Доцент Кухарь В.Ю.
кафедра горных машин и
инжиниринга, ГВУЗ "НГУ"
Курс
Горные машины и комплексы
Лекция 10
ВЫЕМОЧНО-ТРАНСПОРТИРОВОЧНЫЕ
МАШИНЫ
Выемочно-транспортирующими машинами
(ВТМ) называются такие, которые
одновременно с отделением (или после
отделения) горной породы от массива
перемещают (транспортируют) ее, причем
движение рабочего органа в этот период
осуществляется перемещением всей
машины за счет развиваемого ею тягового
усилия или с помощью тягачей или
толкателей.
Выемочно-транспортирующими машинами
разделяют на два основных типа:
ножевые (бульдозеры, рыхлители, струги,
грейдеры)
и
ковшовые (скреперы, погрузочные машины).
Бульдозеры предназначены для послойной
разработки пород I-IV категории без
предварительного рыхления и перемещения на
расстояние до 50-150 м.
Скальные породы могут ими послойно
разрабатываться после предварительного
рыхления.
Рыхлители предназначены для послойного
рыхления мерзлых и скальных пород IV-VIII
категории с прочностью до 90 МПа.
Рыхлительное оборудование навешивается на
тракторы тяговых классов от 100 кН и выше.
Скреперы предназначены для послойной
разработки пород І-ІV категории,
транспортировки их на отвалы или другие
объекты и для укладки породы.
На плотных породах скреперы используются
совместно с бульдозерами-толкачами и
рыхлителями.
Расстояние перевозки породы самоходными
однодвигательными скреперами обычно не
превышает 2-4 км, двухдвигательными — 6 км.
Скрепер самоходный
МоАЗ-60148
Погрузчики одноковшовые фронтальные
предназначены для выполнения погрузочных
работ в авто- или железнодорожный транспорт
предварительно разрыхленных горных пород и
угля, или собственного транспортирования на
расстояние до 0,5 км.
Фронтальный
погрузчик Mitsuber
LW541F
Трактор — самоходная машина на гусеничном
или пневмоколесном ходу, предназначенная
для длительных работ в тяговом (силовом)
режиме, составляющем до 70-80 % от общего
времени его эксплуатации.
Трактор Т10МБ
Колесный трактор К-701-ЗСТ
Тягач — самоходная (преимущественно на
пневмоколесном ходу) машина,
предназначенная для длительной работы в
транспортном режиме (до 70-90 % общего
времени эксплуатации).
Тягач-буксировщик
БелАЗ-7413
Тягач-буксировщик
БелАЗ-7455B
Специальное шасси — самоходная машина.
Компонуется из серийно выпускаемых
агрегатов автомобилей, тракторов и тягачей
(двигатели, мосты, системы управления и т.д.),
но имеет раму специальной конструкции,
обеспечивающую установку
специализированного оборудования.
Шасси универсальное МоАЗ-7405-9986
Гусеничные и колесные тракторы, агрегатированные с
рабочим оборудованием:
а – гусеничный трактор с навесным оборудованием погрузчика;
б – колесный трактор с навесным оборудованием погрузчика;
в – двухосный колесный трактор агрегатированный с оборудованием скрепера
НАВЕСНОЕ И ПРИЦЕПНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ,
АГРЕГАТИРУЕМОЕ НА БАЗЕ ГУСЕНИЧНОГО ТРАКТОРА
а – скрепер; б – бульдозер-рыхлитель; в – ковшовый погрузчик;
г – трелевщик; д – углевоз; е, з – роторный и цепной
траншеекопатели; ж – плуг; и – кран; к – плужный канавокопатель;
л – лопата; м – турнодозер
Схемы компоновки колесных тягачей
а – одноосного; б – двухосного короткобазового; в – двухосного
длиннобазового; г – двухосного с шарнирно-ломающейся рамой; д – на
базе одноосных тягачей с шарнирной рамой; е – двухосного с шарнирноломающейся рамой и двумя двигателями;
1 — двигатель; 2 — гидротрансформатор; 3— карданный вал; 4 — коробка передач; 5 —
ведущая ось; 6 — корпус вертикального шарнира крепления хобота полуприцепа
Схемы расположения трансмиссий привода самоходных
скреперов
а — скрепер с
электромеханическим приводом
на все колеса;
б — двухдвигательный скрепер
БелАЗ-531;
1 — двигатель;
2 — генератор;
3 — электрическое колесо;
4 — силовые кабели;
5 — коробка передач;
6 – ведущий мост
Классифиция тягачей
• по рулевому управлению:
с задними управляемыми (поворотными) колесами;
с передними управляемыми колесами;
с передними и задними управляемыми колесами;
с шарнирно-сочлененными (поворотными) рамами;
• по способу привода ходовых осей (колес):
с задними ведущими колесами;
с передними ведущими колесами;
со всеми ведущими колесами.
• по размещению двигателя базовой машины:
с задним
и
передним расположением двигателя.
По назначению различают два основных типа шин:
скальный (для колесных тракторов, бульдозеров и погрузчиков)
и
транспортный (для скреперов и самосвалов — машин,
перемещающихся на относительно большие расстояния).
транспортный
скальный
Среднее давление пневмоколеса на грунт рср (МПа)
pcp  Cб  pш
где Сб — коэффициент, учитывающий жесткость баллона
(для шин нормального давления 1,1; для шин низкого
давления 1,0);
рш — давление воздуха в шине, МПа.
Величина рср не должна превосходить несущей
способности грунта.
Грузоподъемная сила баллона Gб (MH)
Gб  Fк  pср    Сб  pш    D  B
где FK — площадь контакта баллона с
недеформируемой поверхностью почвы, м2.
Fк    a  b    D  B
где λ=(r0 - rс) — деформация шины, м (λ= 0,012…0,014 м);
a, b — размеры осей эллипса, м;
D, В — диаметр и ширина шины, м.
СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРИ РАБОТЕ И ПЕРЕМЕЩЕНИИ
КОЛЕСНЫХ ВТМ
У ВТМ существуют два режима работы:
тяговый и транспортный.
Работа в тяговом режиме связана с преодолением
высоких сопротивлений движению, возникающих при
копании породы.
В транспортном режиме работают самоходные
скереперы и одноковшовые погрузчики при
транспортировании породы и холостых пробегах, а также
колесные бульдозеры на холостых ходах.
СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРИ РАБОТЕ И ПЕРЕМЕЩЕНИИ
КОЛЕСНЫХ ВТМ
В тяговом режиме суммарное сопротивление WT (H) при
работе колесной ВТМ слагается из сопротивлений: породы
копанию WК; качению колес Wf; движению машины на подъем
Wh и преодоление сил инерции Wj:
WT  Wк  W f  Wh  W j 
  Gм  aм
 Wк  fк  Gм  cos  Gм  sin 
g
где fK — коэффициент сопротивления качению;
GM — вертикальная составляющая веса машины и полезной
нагрузки, Н;
α — угол наклона дорожной поверхности, градус;
- безразмерный коэффициент учета вращающихся масс;
ам – ускорение машины, м/с2.

СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРИ РАБОТЕ И ПЕРЕМЕЩЕНИИ
КОЛЕСНЫХ ВТМ
В транспортном режиме величина WK=0, но появляется
сила сопротивления воздуха движению WВ(Н)
WTp  W f  Wh  W j  Wв 
 f к  Gм  cos   Gм  sin  
  Gм  aм
g

2
К а  Fл  vд
2
3,6
где Fл — площадь лобового сопротивления машины, м2;
Ка = 0,6…0,7 — удельный коэффициент аэродинамического
сопротивления, Н/с2;
vД —действительная скорость машины, км/ч;
СИЛА ТЯГИ КОЛЕСНЫХ ВТМ
В тяговом режиме сопротивления, возникающие при работе
машины, преодолеваются силой колесного движителя
Рк = WТ.
На процесс копания расходуется свободная сила тяги
Тс=WK(Н)

  aм 

Т с  Рк  Gм  f к  cos   sin  
g 

ТЯГОВЫЙ БАЛАНС КОЛЕСНЫХ ВТМ
Мощность, подводимая к колесному движителю ВТМ (Вт)

 vт

N к  vд  Т с  f к  Gм  cos   Рк    1 

v
д



  Gм  aм 

 Gм  sin  
g

где vТ - теоретическая скорость машины, км/ч.
Геометрические параметры бульдозерного отвала
высота Н (м);
высота с козырьком Нк (м);
радиус RK (м) кривизны, обычно равный Н;
угол между горизонталью и
касательной к верхней кромке
отвала β0=70…75°;
высота прямого участка
отвала а (обычно равная высоте ножа);
угол постановки козырька βк (градус);
углы резания δ>50° и задний α≥30°;
угол наклона отвала ε0.
Длина отвала L (м) должна быть больше ширины
машины не менее чем на 0,1 м с каждой стороны.
В среднем принимается для поворотного отвала L =
(2,8…З,0) Н, а для неповоротного отвала L = 23 Н.
Геометрические параметры бульдозерного отвала
Высота отвала наиболее существенно влияет на тяговое
усилие бульдозера.
Для бульдозеров общего назначения высота отвала
Н  К 3 0,1  Т НТ  5  104  Т НТ
где К – коэффициент, равный 0,5 для неповоротных и 0,45
для поворотных отвалов;
ТНТ – номинальное тяговое усилие, кН.
Главный параметр бульдозера —
номинальное тяговое усилие трактора или тягача
Т НТ  Gсц  fос
где Gсц — сцепной вес бульдозера, кН;
fос — коэффициент использования силы веса базовой
машины с навесным оборудованием по сцеплению.
Рабочее оборудование рыхлителей
Рамы крепления стоек зубьев рыхлителей:
а – внутренняя; б – охватывающая
1 – зуб или несколько зубьев; 2 – стойка; 3 – башмак; 4 – рама;
5 – гидроцилиндр; 6 – защитный козырек
Рабочее оборудование рыхлителей
Типы подвесок стоек рыхлителей к базовому гусеничному тягачу с
регулируемым углом проникновения в породу на уровне установки:
а – радиальная; б и в – параллелограммные соответственно с гидроцилиндром
и с жесткой распоркой;
1 —стойка зуба; 2—гидроцилиндр заглубления стойки; 3 — рама; 4—башмак
стойки; 5—буфер; б—гидроцилиндр
Бульдозер Komatsu D63Е
с внутренней рамкой крепления рыхлителя и паралеллограммной подвеской
Бульдозер Komatsu D375
с охватывающей рамкой крепления рыхлителей
Бульдозер Б170. 01 с рыхлителем
Главный параметр рыхлителя —
номинальное тяговое усилие трактора или тягача
Т НP  Gсц  fкр
где Gсц — сцепной вес бульдозера, кН;
fкр — коэффициент использования силы веса базовой
машины с навесным оборудованием по сцеплению,
fкр=0,6 для колесный и fкр=0,9 для гусеничных тягачей.
Скрепер самоходный, агрегатированный на одноосном тягаче
:
а — конструктивная схема; б — схема гидроуправления поворотом тягача;
1 — тягач; 2 — тяговые рамы; 3 — седельно-сцепное устройство; 4 — ковш;
5, 6 — боковой и средний ножи; 7 — заслонка; 8 — задняя подвижная стенка;
9, 10 — соответственно гидроцилиндры и рычаги механизма поворота тягача; 11 —
гидроцилиндры подъема-опускания ковша; 12 — гидроцилиндры управления заслонкой;
13-— гидроцилиндры выдвижения задней стенки ковша; 14—рулевая колонка;
15—гидрораспределитель
Скрепер самоходный, агрегатированный на одноосном тягаче
1 — одноосный тягач МоАЗ-6442;
2 — тяговая рама;
3 — гидроцилиндр ковша;
4 —заслонка;
5 — ковш;
6 — гидроцилиндр заслонки;
7 — задняя стенка;
8 — гидроцилиндр задней стенки;
9 — седельно-сцепное устройство
Двухмоторный скрепер ДЗ-107-1:
1 - одноосный специальный тягач БелАЗ-531Б;
2 - передок;
3 - ковш;
4 - задняя силовая установка
Самоходный скрепер МоАЗ-6014
Двухковшовый скрепер с дополнительным приводом на заднюю ось
Схема работы двухковшового скрепера
Главный параметр скрепера —
геометрическая вместимость ковша Е (м3)
Основными параметрами скрепера являются:
мощность двигателя тягача,
конструктивная масса машины,
габариты,
ширина и максимальная толщина срезаемого слоя грунта,
колесная база,
рабочая и транспортная скорости,
величина нагрузки на оси.
YUTONG 931А Фронтальный погрузчик
Фронтальный погрузчик Caterpillar 980
Типы ковшей фронтальных погрузчиков
прямоугольный общего
назначения для легких пород с
плотностью до 1,6 т/м3
с V образным расширением и
передней кромкой с зубьями для
тяжелых пород
с V образным расширением, передней и
боковыми кромками с быстросъемными
износостойкими зубьями для тяжелых
скальных пород
Главный параметр одноковшового погрузчика —
номинальная грузоподъемная сила Qн (кН)
Эксплуатационная производительность бульдозера
при резании и перемещении породы Qэ (м3/ч)
Qэ 
3600  Vв  К в  К у кл  
Тц
где VB — фактический объем призмы волочения, м3;
Кв = 0,85…0,9 — коэффициент использования бульдозера
по времени;
Кукл — коэффициент, учитывающий уклон пути (1…2,25 при
уклоне от 0 до 15 %; 1…0,4 — при подъеме от 0 до 15 %);
α – коэффициент, учитывающий просыпи породы из отвала
в процессе ее перемещения на пути транспортирования;
Тц — продолжительность цикла, с:
Эксплуатационная производительность бульдозера
при планировочных работах Qэ (м3/ч)
3600  L  b  a   К в
Qэ 
L

Z    tп 
v

где L — длина планируемого участка, м;
b — ширина полосы за один проход, м;
а = 0,3…0,5 — часть ширины пройденной полосы,
перекрываемой при последующем смежном проходе, м;
Z = 1—2 — число проходов по одному месту;
v = 0,8-5-1,8 – рабочая скорость при планировочных
работах, м/с;
tп = 8…12 — время, затрачиваемое на повороты при
каждом проходе, с.
Теоретическая производительность рыхлителя
Qтр (м3/ч)
Qтр 
10 3  v р  В  hp
Z
где vp — расчетная скорость движения рыхлителя, км/ч;
В — ширина (захват) слоя, разрушаемого одним или
несколькими зубьями, м;
hp — средняя глубина рыхления, м;
Z — число проходов по одному месту.
Техническая производительность скрепера
Qтр (м3/ч)
3600  Е  К н
Qтех 
Кр  Тц
где Е — геометрическая вместимость ковша, м3;
Кн и Кр — коэффициенты наполнения ковша
(Кн = 0,6…1,25) и разрыхления породы;
Тц — продолжительность цикла, с.
Техническая производительность одноковшового
погрузчика Qтр (м3/ч)
3600  Е    Кн
Qтех 
2
3,6   к  S2  Dк  hх  К з  h  3,6  S1


 t0  tп
vp
20  ПТ об
vх
где γ — плотность породы, т/м3;
Кн — коэффициент наполнения ковша;
Lk — глубина днища ковша, м;
S1 и S2 — расстояние соответственно при отходе машины для разгрузки ковша и при
возвращении к штабелю, м;
vp и vx — скорости соответственно внедрения ковша в штабель и обратного холостого
хода, км/ч;
Dк — диаметр гидроцилиндра поворота ковша, см;
Пт — теоретическая подача насосов, л/мин;
ηоб - объемный кпд;
hх и h — ходы штока гидроцилиндра ковша соответственно из положения внедрения до
запрокинутого положения и полный, см;
К3>2 — коэффициент замедления заполнения ковша;
t0 — время маневрирования транспорта, с (при челночном способе 5—6 с, с поворотом
— равно нулю);
tп — время переключения передач и золотников гидрораспределителя, с.