Методика определения эксплуатационной производительности ковшовой ПДМ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© О.М. Македонский, 2003

Т.

УДК 621.8 6.0 64.2 О.М.

Кі

Т

Македонский

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОВШОВОЙ ПДМ

П

(1)

ри определении эффективности ковшовых ПДМ наиболее показательной является эксплуатационная (сменная) производительность, поскольку кроме технических данных она учитывает и организационные факторы:

3600 • q • Т • К

Q_ 1 см 1 /

э , т/ см

Тц

где q - грузоподъемность ковшовой ПДМ, т; Тсм - продолжительность смены, час.; К1 - коэффициент внутрисменного использования; Тц - продолжительность единичного рабочего цикла, сек.

В научной литературе встречаются также и другие способы определения Qэ, в которых дополнительно учитываются коэффициент разрыхления руды в ковше и коэффициенты, отражающие неравномерность работы ПДМ в течение смены (например, коэффициент снижения производительности из-за выборки и отвозки в неработающий забой негабаритных кусков).

Однако их применение для практических расчетов затруднено следующими причинами:

1. Коэффициент разрыхления применяется для вычисления насыпной плотности отбитой руды и его изменение в ковше по сравнению с первоначальными условиями (навал в погрузочном пункте) весьма мало.

2. Дополнительные коэффициенты неравномерной работы ковшовой ПДМ являются излишними, так как при определении Qэ коэффициент внутрисменного использования не должен включать в себя время, потраченное на простои, вызванные различными причинами (например, ожидание транспортного средства, поломки, выборка и отвоз негабаритных кусков и т.д.).

Указанная выше формула также имеет существенный недостаток, поскольку в ней, на наш взгляд, отсутствует коэффициент использования грузоподъемности (К,), ибо вес руды, находящейся в ковше, зачастую не совпадает с номинальной грузоподъемностью. Это подтверждается элементарными расчетами, которые были произведены на основе хронометражных наблюдений и других известных данных.

Так, на Новомосковском гипсовом месторождении для погрузки руды используют ковшовый фронтальный погрузчик МоАЗ-40484 грузоподъемностью 7,5 т.

С целью определения коэффициента К1 автором данной статьи были проведены хронометражные наблюдения. Поскольку в научной литературе не была найдена методика расчета коэффициента внутрисменного использования, то мы приняли решение определять его следующим образом:

(2)

где Тпогр. -продолжительность погрузочных работ в течении смены, мин.; Тсм. - продолжительность смены ковшовой ПДМ, мин.

Такой подход объясняется тем, что Qэ определяется лишь количеством (массой) руды, погруженной в транспортное средство. Поэтому время, потраченное на другие операции (зачистку, переезды и т.д.) и ожидания парного агрегата, в расчет не принималось.

В свою очередь продолжительность погрузочных работ определялась по формуле:

Тпогр= Жц (3)

где N - количество единичных рабочих циклов ПДМ в течение смены.

Время рабочего цикла (Тц) вычислялось по выражению: Тц = 1н.к. + t грдв. + tраз. + t п дв, с (4)

где V - продолжительность цикла наполнения ковша ПДМ рудой (с учетом маневров при погрузке), сек.; 1^. - время движения груженного ПДМ, с.; 1раз. - время разгрузки, с; 1 п дв. -время движения порожнего ПДМ, с.

В соответствии с вышеупомянутой методикой определения коэффициента внутрисменного использования ковшовой погрузочно-доставочной машины значение К1 не превысило 0,433 при средней продолжительности рабочего цикла ПДМ равной 53,4 с.

В результате расчетов эксплуатационная производительность составила 1532 т, что приблизительно в 1,6 раза больше действительных показателей.

Причина несоответствия указанной эмпирической формулы с реальными значениями заключается в отсутствии коэффициента использования грузоподъемности (К).

В связи с этим преобразуем формулу по расчету Qсм в следующий вид:

3600•к Тц

т/см

(5)

Анализ научных исследований показал, что вес руды в ковше ^к) определяется двумя различными способами:

Gк = , •К, = V* г-Кн (6)

V-г

Gк =

К

(7)

где Vk - геометрическая емкость ковша, м ; г - объемный вес отбитой руды, т/ м3; Кн - коэффициент наполнения ковша; Кр - коэффициент разрыхления руды в ковше ПДМ.

Однако для дальнейших расчетов мы приняли первый вариант, так как совместный учет объемного веса отбитой руды, геометрической емкости погрузочного органа ПДМ и коэффициента наполнения ковша позволяет полностью исключить использование коэффициента разрыхления руды в ковше.

Таким образом, формула по определению эксплуатационной производительности ковшовой ПДМ принимает новый вариант:

Qсм = Vк•г -Кн -Т

3600•К1 Тц

т/см

(8)

Для условий Новомосковского гипсового месторождения Gк можно вычислить по данным таблицы.

Коэффициент наполнения Кн изменяется от 0, 8 до 1, 0 в зависимости от крупности гипсового камня. Объемный вес руды определяется качеством дробления и изменяется в указанных пределах. Геометрический объем ковша фронтального погрузчика МоАЗ-40484 известен. В результате расчетов эксплуатационная производительность составила 901 т, что сопоставимо с реальными условиями.

Таким образом, при оценке эффективности ковшовых погрузочно-доставочных машин необходим совместный учет насыпной плотности отбитой руды, коэффициента наполнения и геометрической емкости ковша. Однако нельзя ограничиваться только этими рекомендациями, поскольку они не в полной мере отражают реальную производительность. Так, предложенный нами способ расчета коэффициента внутрисменного использования самоходной ковшовой ПДМ позволяет уточнять истинное значение Qэ.

Несмотря на указанные выводы, сравним полученную формулу по определению эксплуатационной производительности с зарубежной практикой использования ковшовых погрузочно-доставочных машин.

В связи с тем, что геометрические параметры погрузочного органа ковшовой ПДМ, при прочих равных условиях (объемный вес взорванной горной массы и коэффициент наполнения) определяют вес руды в ковше, то при планировании эксплуатационной производительности выбор необходимого объема ковша является весьма важной задачей.

Наиболее проверенным на практике методом определения требуемого объема ковша является стандарт SAE J742 (общество автомобильных инженеров США, Октябрь, 1979). Поэтому мы попытались вычислить V указанным способом и в случае сходимости результата расчета с реальными условиями (Новомосковское гипсовое месторождение) определить эксплуатационную производительность.

Исходные данные:

1. Сменная эксплуатационная производительность ковшового погрузчика Qсм = 900 т.

2. Объемный вес руды у = 1,5-1,6 т/м3

3. Среднее количество погрузочных циклов (в час) ^р =29

4. Коэффициент наполнения ковша Кн = 0,8-1

Методика расчета по SAE:

A) Эксплуатационная производительность ковшового погрузчика (т/час):

Qэ (1) = 2±- = — = 128,5714 т/час Т 7

см

Б) Эксплуатационная производительность ковшового погрузчика (м3/час):

^ о 128,5714 3/

Qэ(2) = = _____-_____ = 85,76 м3/час

у 1,5

B) Требуемый объем за цикл:

0э(2) 85,76 3

V = —77— = ——— = 2,95 м3/цикл

N.

ср

29

Г) Номинальная вместимость ковша:

V 2,95

V = -^-=----------= 3,68 м3

Кн 0,8

Рассчитанный геометрический объем ковша сопоставим с объемом ковша фронтального погрузчика (таблица), используемого на Новомосковском гипсовом месторождении.

ПОКАЗАТЕЛИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ 0К

Показатель Кн 3 Vк

Значение 0,8-1,0 1,5-1,6 3,7

На основе стандарта SAE получена формула по определению эксплуатационной производительности:

Qэ = Vк•g• Кн -Тсм^ср (9)

В указанном уравнении отсутствует коэффициент разрыхления, что еще раз подтверждает правильность принятых нами ранее оговорок при выборе методики определения эксплуатационной производительности ковшовых ПДМ.

Среднее количество погрузочных циклов (в течение одного рабочего часа ПДМ) можно определить по хрономет-ражным наблюдениям или вычислить из выражения:

3600•к

(10),

Тц

где К1 - коэффициент внутрисменного использования ковшовой ПДМ; Тц - продолжительность единичного рабочего цикла, с.

Указанный способ расчета ^р объясняется следующими логическими рассуждениями:

3600

1.

Отношение

Тц

показывает количество еди-

ничных рабочих циклов ПДМ в течение часа без учета простоев.

2. Коэффициент внутрисменного использования самоходного оборудования К1 позволяет уточнить истинное значение ^р, поскольку при его вычислении исключаются простои, вызванные различными причинами (подготовительно-заключительные операции, ожидание транспортного средства, поломки, жизненные потребности водителя и т.д.).

Это также подтверждается математически:

3600 Т 3600 N • Т 3600

• погр. = _____________•___ц_ = ____________^, (11)

Т Тсм

Тц Т Тц Т

> см ' см

В результате расчетов Qэ = Кн •ТCм•Nср = 901 т.

Таким образом, предложенная нами методика определения эксплуатационной производительности ковшовой ПДМ (8) равнозначна упомянутому зарубежному стандарту SAE и может быть использована для практических целей.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Македонский Олег Михайлович — аспирант, Московский государственный горный университет.