Выбор комплекса оборудования для работ на вскрышном участке западного карьера

Министерство общего и профессионального образования

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Выбор комплекса оборудования для работы на вскрышном участке  Западного карьера

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработал                                                                                  Обухов А.Р.

Руководитель                                                                              Кошкина.Н.Б.

 

 

 

г.Качканар

2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение                                                                                                          4                                                                                         

1. Теоретическая часть                                                                           

1.1  Общие сведенья о  машинах для открытых горных работ            5  

1.2  Анализ оборудования  применяемого на карьерах КГОКа           7   

1.3  Выбор оборудования и режима работы участка                            8                     

2. Расчетная часть                                                                                     
1. Сравнительный расчет экскаваторов                                               9                
2. Расчет бурового оборудования и автотранспорта                         13                                                       
3. Расчет рабочего режима комплекса оборудования                       17

Заключение                                 18                                                                                      

Список используемой информации           19

                                                                 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Развитие машинного производства и создание таких машин, как экскаваторы, буровые станки, драги, скреперы, позволили заменить ручной труд на открытых горных работах на машинный и механизировать наиболее трудоемкие операции. Доля ручного труда, особенно на вспомогательных, транспортных, погрузочно-разгрузочных работах при этом остается значительной.

Следующим после комплексной механизации этапом совершенствования процессов производства является частичная или полная их автоматизация. Этот этап в настоящее время реализуется применительно к существующим техническим средствам и технологическим операциям с последующим его развитием и углублением с целью перехода к созданию комплексно механизированных и автоматизированных предприятий с машинным программным управлением процессами.

Основными принципами, на которых базируется комплексная механизация на открытых горных работах, являются: поточное производство, минимальное число машин, совмещение процессов, оптимизация направлений перемещения горной массы, сокращение объемов вспомогательных работ.

 

Цель:  выбор комплекса оборудования для работы на вскрышном участке Западного карьера

Задачи:

• выбрать оборудования применяемое на

Западном карьере

• Осуществить выбор экскаваторов и определить их количество
• Сравнить два экскаватора

 

 

 

1. Теоретическая часть
1. Общие сведения о машинах для открытых горных работ

 Основным направлением  дальнейшего развития горнодобывающей промышленности является повышение производительности труда за счет технического перевооружения предприятий на базе новой высокопроизводительной технике и внедрения передовой технологии горных работ. Развитие техники для добычи руд базируется на применении комплексов машин и оборудования, обеспечивающих механизацию и

автоматизацию всех производственных процессов.

  Сейчас завершается переход на комплексную механизацию горных работ, которая является более высокой ступенью по сравнению с предыдущей частичной механизацией. При комплексной механизации ручной труд заменяется машинным на всех основных операциях технологического процесса и вспомогательных работах производственного процесса. Комплексная механизация осуществляется на основе рационального выбора машин и оборудования, работающих во взаимно согласованных режимах, увязанных по производительности и обеспечивающих наилучшее выполнение заданного технологического процесса.

Наиболее эффективная и планомерная работа машин достигается при поточном способе производства, характеризующемся выполнением всех процессов в одном установленном темпе, непрерывностью общего процесса и равномерностью его во времени (ритмичностью). Поточная технология, как правило, создается при использовании машин непрерывного действия, однако поток может быть сформирован и при использовании экскаваторов и транспорта цикличного действия.

Совмещение производственных процессов достигается за счет использования универсальных машин и специальной технологии. Крупные вскрышные мех. лопаты и драглайны осуществляют выемку, перемещение и укладку породы в отвалы. Для этой же цели могут быть использованы

 

мощные бульдозеры, скреперы и другие машины.

Комплект взаимосвязанных машин и механизмов, а также иного оборудования, обеспечивающий завершенный цикл производственных процессов, называется комплексом. В состав комплекса входит буровое, выемочно-погрузочное, транспортное, отвальное, дробильно-сортировочное, вспомогательное и иное оборудование, предопределенное технологическим процессом. Ведущими машинами комплексов, которым подчинены все другие, являются выемочно-погрузочные (разрабатывающие) машины и средства транспорта.

В связи с тем, что транспортные машины входят в состав комплексов, а перемещение карьерных грузов является неотъемлемой частью технологического процесса, то и комплексы необходимо рассматривать с учетом грузопотоков. Элементарным грузопотоком, т» е. грузопотоком от одной машины или из одного забоя, называется поток грузов определенного качества или вида, характеризуемый устойчивым во времени направлением и объемом перевозок. Объединение элементарных грузопотоков создает грузопоток уступа, а дальнейшее их объединение образует грузопоток карьера.

Взаимосвязанное размещение комплекта машин и механизмов в технологическом процессе в соответствии с их назначением определяет структуру комплексной механизации. При формировании структур комплексной механизации основанием к выбору машин и механизмов служат природные, технологические, технические, организационные и экономические факторы

 

 

 

 

 

 

2. Анализ оборудования применяемого на западном карьере КГОКа.

  Процесс выполнения работы одноковшового экскаватора состоит    из    последовательно выполняемых операций: отделения грунта <п массива, заполнения им ковша, транспортирования грунта в ковше к месту разгрузки, разгрузки грунту из ковша, возвращения последнего в забой на исходную позицию. Совокупность этих операций составляет рабочий цикл экскаватора в результате выполнения которого выдается одна порция продукции в объеме разгруженного аз ковша грунта. По этому признаку в соответствии с принятой ранее классификацией строительных иашин одноковшовые экскаваторы относят к машинам цикличного действия.

Одноковшовые экскаваторы могут разрабатывать грунты выше 8 и ниже 9 уровня своей стоянки соответственно рабочим оборудованием прямой и обратной лопат. Для увеличения рабочей зоны, например, при разработке котлованов больших размеров, на погрузочных и разгрузочных, а также на вскрышных работах на экскаваторы устанавливают рабочее оборудование драглайна. На экскаваторы может быть установлено также крановое, сваебойное и другое сменное рабочее оборудование Одноковшовый экскаватор может иметь только один вид рабочего оборудования или комплектоваться его сменными видами, устанавливаемыми на машину в зависимости от выполняемых работ.

Вскрышные экскаваторы имеют одинаковую с карьерными машинами базу и отличаются от последних главным образом размерами рабочего оборудования — ковшом большей вместимости, увеличенным его вылетом — расстоянием от оси вращения экскаватора до центра масс ковша. Это позволяет более полно использовать энергетические параметры силовой установки, прочностной ресурс машины и другие характеристики с целью получения наибольшей производительности на. разработке вскрышных грунтов, менее прочных по сравнению с залегающей под ними горной породой.

 

1.3. Выбор оборудования и режима работы для участка Западного карьера

Наиболее удобный график работы будет круглосуточный. Это позволит производить вскрышные работы без остановки, не останавливая цикличность всего комбината

Сравним два гусеничных экскаватора ЭКГ-18 и ЭКГ-20А

Таблица 1                                   Характеристики экскаватора ЭКГ-18

ЭКГ-18
Мощность двигателя, кВт	1250
Вместимость ковша , м3	16-20




 

Таблица 2                                    Характеристики  экскаватора ЭКГ-20А

ЭКГ-20А
Мощность двигателя, кВт	2250
Вместимость ковша , м3	16-25




 

Так же нам необходимо другое оборудование, для стабильной работы участка. Возьмем:

БелАЗ-75170

Буровой станок СБШ250

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Расчетная часть

2.1 Сравнительный  расчет экскаваторов .

Рассмотрим ЭКГ-20А

Таблица 3.                                Характеристики экскаватора

ЭКГ-20А
Вместимость ковша, м3	16-20
Радиус черпания (мах), м	23.4
Радиус черпания на уровне стояния, м	15.2
Высота черпания (мах), м	17
Радиус выгрузки (мах), м	20,9
Радиус хвостовой части, м	11,5
Высота погрузки (мах), м	10
Просвет под поворотом платформы, м	3
Длина гусеничного хода, м	12,55
Ширина гусеничной ленты, мм	1800
Ср. уд. Давление на грунт при движении, кгс/см2	3,16
Ср. уд. Давление на грунт при движении, кН	320
Наибольшее усилие на подвеске ковша, кН	2000
Расчетная продолжительность цикла (при угле поворота 900),с	28
Угол подъема (мах) град	12
Скорость передвижения по горизонтальной площадке, км/ч	0,88
Напряжение питающей сети, кВ	6
Тип электропривода	ТП-Д
Мощность сетевого двигателя	2250
Масса рабочая, т	1075




 

Рассмотрим ЭКГ-18  

Таблица 4.                                Характеристики экскаватора

ЭКГ-18
Вместимость ковша, м3	16-20
Радиус черпания (мах), м	22.2
Радиус черпания на уровне стояния, м	15
Высота черпания (мах), м	16.3
Радиус выгрузки (мах), м	18.3
Радиус хвостовой части, м	10.7
Высота погрузки (мах), м	10
Просвет под поворотом платформы, м	3
Длина гусеничного хода, м	-
Ширина гусеничной ленты, мм	1800
Ср. уд. Давление на грунт при движении, кгс/см2	2.6
Ср. уд. Давление на грунт при движении, кН	225
Наибольшее усилие на подвеске ковша, кН	1568
Расчетная продолжительность цикла (при угле поворота 900),с	2.6
Угол подъема (мах) град	15
Скорость передвижения по горизонтальной площадке, км/ч	1.1
Напряжение питающей сети, кВ	6
Тип электропривода	Г-Д с ЦУ
Можность сетевого двигателя,кВт	1250
Масса рабочая, т	800




 

Произведем сравнительный расчет экскаватора ЭКГ-20А

Расчет усилия двигателя механизма напора

Nнп = (0,5 – 1,05)*N01

где:  Nнп – сила напора (Н)

N01 - касательная сила сопротивления грунта копанию (Н)

N01 = KF*E*106/ ННВ*КP

где:  KF – коэффициент сопротивление копанию

КP – коэффициент разрыхления породы

ННВ – высота напорного вала (м)

Е – объем ковша экскаватора (м3)

KF = (0,016 – 0,12)

КP = (1,05 – 1,16)

Е = 25(м3)

ННВ = 0,56*Нmax

где: Нmax – максимальная высота черпания (м)

ННВ = 9,52 (м)

N01 = 236742 (Н)

Nнп = 118371 (Н)

Расчет мощности двигателя механизма напора

Pнп= Nнп*nнп*10-3/ ηнп

где: Pнп – мощность двигателя напора (кВт)

nнп – скорость передвижения механизма напора (м/с)

ηнп – КПД механизма напора

nнп = 1м/с)

ηнп = 0,8

Pнп = 148 (кВт)

Расчет теоретической производительности

Пт= (3600*Е)/tц

где: Пт – теоретическая производительность (м3/ч)

tц – теоретическая продолжительность рабочего цикла (с)

Е = 25 м3

tц = 28 (с)

Пт= 3214 (м3/ч)

Расчет технической производительности

Пт = Пт*Кн*Кз*Ктв/Кр

где: Пт – техническая производительность (м3/ч)

Кн – коэффициент наполнения ковша

Кз – коэффициент забоя вспомогательных операций

Ктв – коэффициент потери времени

Кр – коэффициент разрыхления

Кн = (1 – 1,1)

Кз = 0,8

Ктв = 0,83

Кр = (1,05 – 1,16)

 

Птех= 1922(м3/ч)

Расчет сменной производительности

Псм. = Пт*Тсм* Кв

где: Псм.эксп - сменная эксплуатационная производительность (м3/смену)

Тсм – продолжительность одной смены (ч)

Кв – коэффициент использования экскаватора по времени

Tсм = 12(ч)

Кв = 0,6

Псм.=13840 (м3/смену)

 

2.2 Расчет бурового  оборудования и автотранспорта

 

Рассмотрим буровой станок СБШ-250

 

Технические характеристики бурового станка СБШ250

Условный диаметр скважины, мм – 180-300

Глубина бурения вертикальных скважин, м – 32

Длина штанги, м – 8,2

Напряжение питания, В – 380

Суммарная мощность, кВт – 460

Мощность двигателя врашателя, кВт – 90

Скорость спуска/подъема бур. снаряда, м/мин – 15/15

Скорость подачи бурового става на забой, м/мин – 0…3

 Производительность компрессора, м3/мин – 32  (Компрессор 6ВВ-32/7 У3 с медным охладителем масла пр-ва ОАО «Казанькомпрессмаш»

Частота вращения бурового става, об/мин – 0…120 

 

Мощность двигателя привода хода, кВт – 2х22 переменный ток)

Скорость передвижения, км/час – 0…1

Максимальный преодолеваемый угол, град – 12

Масса , кг – 75000

 

Рассчитаем производительность бурового станка СБШ-250 МН

Находим техническую скорость бурения скважины:

Uб.т = 3*Рос * пв/f*D (м.п/мин) (2.2. 1)

где, D - диаметр скважины, D=0,25 м

        Рос - осевая нагрузка, Рос = 0,18 до 0,3 МН

        пв - частота вращения, пв = 1,35 с

        f – прочность пород, f =10

Uб.т=3*0,2*1,35/10*0,25= 0,32 м.п/мин

 

Находим сменную производительность бурового станка:

Uб.с = Тс * Ки/ Ки tб + tв (м/смену) (2.2.2)

 где,  Ки - коэффициент  использования станка по бурению  в течении смены                                                                      

          Ки = 0,6

          tв - удельные затраты времени на выполнение вспомогательных

         операции на 1 м.п скважины (мин/м.п)

          tб - время бурение 1 метра по X категории, tб= 6,19(мин)

         Тс- количество рабочих смен в год (600 смен)

 

Определяем затраты времени на вспомогательные операции:

tв = t1 + t2 + t3 + t4 +t5, (мин/м.п), (2.2.3)

 где, t1 (мин/мп ) - время на переезд от скважины к скважине c учетом

        установки  и снятия станка с домкратов(0,38)

        t2(мин/мп ) - время на замену долота(0,13)

        t3 (мин/мп )-время на подъем бурового става(0,34)

        t4(мин/мп ) -время на перехват штанги(0,7)

        t5(мин/мп) - время на сборку и разборку бурового става(0,1)

tв = 0,38 + 0,13 + 0,34 + 0,7 +0,1 = 1,65 ( мин/м.п)

Uб.с=600 * 0,6/6,19+1,65= 45.9 (м.п/смену)

 

Находим месячный объем буровых работ:

Lс.мес=Пэ.мес/ qг. (2.2.4)

 

где, qг.м- выход горной массы с одного метра, При бурении скважины       

        диаметром 250 мм (0,25 м) составляет 23,1 м3

        Пэ.мес- месячная производительность экскаватора, Пэ.мес=197478 м3

Lс.мес=197478/23,1=8549м3

 

Находим месячную производительность бурового станка:

Пс,мес=Пс.см*nсм*27 (2.2.5)

где, Пс.см-сменная производительность, в соответствии с нормами составляет

        50м/смену

        nсм- число смен

Пс,мес=50 *2*27=4050м

 

Определяем потребное число рабочих буровых станков:

Nс.р=Lc.мес/ Пс.мес (2.2.6)

Nс.р=8549/4050=2,11

Для выполнения потребного месячного объема буровых работ, а так же игодового плана, необходимо 2 станка.

 

Расчет Белаза -7555

Расчет продолжительности погрузки автосамосвала

tп  = Va* ty/60*E*КЭ        (2.3.37)

где: tп  - продолжительность погрузки автосамосвала (мин)

Va – вместимость кузова автосамосвала (м3) (66)

ty - продолжительность рабочего цикла экскаватора (с) (28)

Е – емкость ковша экскаватора (м3) (20)

КЭ – коэффициент экскавации (0,77)

tп  = 2(мин)

Расчет продолжительности движения груженного и порожнего автосамосвала

      (2.3.38)

где: tдв -  продолжительность движения груженного и порожнего автосамосвала (мин)

Kраз – коэффициент учитывающий разгон и торможение автосамосвала 1,1

Lгр – длина пути в грузовом направлении (км) 1.5

 

Lпор – длина пути в порожнем направлении (км) 1,5

Vгр – скорость движения груженного автосамосвала (км/ч) 50

Vпор – скорость движения порожнего автосамосвала (км/ч) 70

 

Расчет продолжительности рейса автосамосвала

Тр = tn+tp+tдв+tм    (2.3.39)

где: Тр – продолжительность рейса автосамосвала (с)

tn – продолжительность погрузки автосамосвала (мин) 2

tдв – продолжительность движения груженного и порожнего автосамосвала (мин) 3

tp - продолжительность разгрузки автосамосвала (мин) 1

tм – продолжительность маневренных операций и ожидания (мин) 1

Тр = (мин)

Тр = 7/60 = 0,11 (ч)

Расчет сменной эксплуатационной производительности автосамосвала

Qа.см = Va*Kтг*Тсм/ Тр         (2.3.40)

где: Qа.см - сменная эксплуатационная производительность автосамосвала (м3/смену)

Kтг – коэффициент использования грузоподъемности 0,9

Qа.см =5670 (м3/смену)

Расчет суточной производительности автосамосвала

Qа.сут = Qа.см* nзм    (2.3.41)

где: Qа.сут – суточная производительность автосамосвала (м3/сутки)

nзм – количество смен на сутки 2

Qа.сут =11340 (м3/сутки)

Расчет годовой производительности автосамосвала

Qа.од = Qа.сут*N    (2.3.42)

где: Qа.год – годовая производительность автосамосвала (м3/год)

 

N – количество рабочих суток в год 300

Qа.год =3402000 (м3/год)

Расчет количество автосамосвалов

Nавт = Qкар.год/ Qа.год      (2.3.43)

где: Nавт – количество автосамосвалов

Nавт =7000000/3402000 =2

 

2.3 Расчет рабочего  режима комплекса оборудования

Рабочих часов в году 8760. Годовой объем 7000000 м3

Рассчитаем дневную производельность по формуле

Nd=Vг/tг*10.5

Nd=7000000/8760*10,5=8390м3

Где: Nd- дневная производительность

Vг- годовой объем

tг-число рабочих часов

При сменной производительности в 13840м3 остается время на проведение технического обслуживания или ремонта.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В ходе выполнения работы было выбрано оборудование и его колличество

• Экскаватор ЭКГ-20А – один
• Буровой станок СБШ-250 - два
• БелАЗ 75170 - два

Мною был выбран график работы – круглосуточный в 2 смены. Этот график позволяет нам непрерывно разрабатывать месторождение, так же уделяя время профилактическим и капитальным ремонтам, и вермя на личные нужды персонала.

Выбран экскаватор ЭКГ-20А, который справляется с поставленной задачей. Так же, было выбрано оборудование, необходимое для работы всего участка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой информации

 

1. В.С. Хохряков. открытая разработка месторождений полезных ископаемых.

2. П.И.Томаков, И.К.Наумов. Технология, механизация и организация открытых горных работ.

3.К.Н. Трубецкой, М.Г. Потапов. Справочник. Открытые горные работы.

4.Кириллов Р.С. Механическое  оборудование карьеров.

5.Интернет ресурс: 
http://yandex.ru/yandsearch.