Производительность роторных экскаваторов
Паспортная производительность (м3/ч) экскаваторов с камерным ротором с достаточной для практических целей точностью определяется по формуле (14.3). у экскаваторов с бескамерными роторами, которые выпускаются в настоящее время, величина Qп (в плотном теле) определяется толщиной t и высотой h срезаемой стружки и скоростью поворота экскаватора Vп.п м/ мин ( таблица 22.2), при экскавации расчетной (паспортной) породы:
Qп = 60 t hVп.п.
Таблица 22.2 Показатели, характеризующие паспортную производительность ротоных экскаваторов
| Показатели | Паспортная производительность экскаваторов, м3/ч | |||
| До 1000 | 1000 - 2400 | 2500 - 4500 | 5000 - 10000 | |
| Расчетная скорость поворота роторной стрелы Vп.п м/ мин Паспортный показатель трудности экскавации породы Пэ.п Коэффициент влияния типоразмера роторного экскаватора Ктр | 10 – 15 14 – 40 1.15 | 20 – 25 14 – 28 | 30 – 35 14 – 28 0.9 – 0.8 | 40 – 45 14 – 20 0.75 – 0.65 |
Паспортная производительность роторных и цепных экскаваторов (по разрыхленной породе) может быть выражена в виде
Qп = 36.7 N 
Kз.г Kр.к/(2 Пэ.п + 0.1Нп 
), (22.8) где N – мощность привода рабочего органа (ротора или ковшовой цепи), кВт; - коэффициент полезного действия привода рабочего органа (при выемки цепными экскаваторами величина учитывает потери мощности, связанные с трением ковшовой цепи по направляющим); Кз.г – допустимый коэффициент загрузки привода рабочего органа по условию достижения требуемого срока его работы; Кр.к – коэффициент разрыхления породы в ковше; Нп – высота подъема экскавируемой породы рабочим органом, м; - плотность породы в массиве, т/м3.
Из выражения (22.8) может быть определен паспортный показатель трудности экскавации породы Пэ.п при известной паспортной производительности экскаватора и других характеристик рабочего органа. Подобные выражения могут быть приведены и для других видов выемочных машин.
Техническая производительность роторного экскаватора определенная по формуле Qт = Qп Кэ Кп Кз (22.9) где Кэ – коэффициент экскавации. Значения коэффициента экскавации приведены в таблица 22.3. Коэффициент влияния породы Кп зависит от соотношения фактического Пэ.р и паспортного Пэ.п (см. таблицу 22.2) показателей трудности экскавации пород роторными экскаваторами (см. рис. 22.9, б) и показателя Пэ.р приближенно определенного по формуле
Кп = Пэ.п/Пэ.р = nф/nп, (22.10) где nп и nф – паспортное и фактическое число разгрузок ковша в минуту.
Таблица 22.3 Значение коэффициента экскавации при выемки многоковшовыми экскаваторами (по данным УкрНИИпроекта)
| Экскаватор | Значение Кэ при выемки пород | |||||||
| уголь | суглинок | глина | Алевролит, аргиллит, песчаник | |||||
| бурый | каменный | песок | супесь | легкий | Средний и тяжелый | 0.64 0.7 0.7 0.76 0.74 0.8 | ||
| ЭР – 1250Д SRs – 470 ЭРШРД -1600 ЭРШРД -5000 SRs - 2000 | Роторные экскаваторы 0 72 0.7 0.87 0.82 0.72 0.67 0.78 0.76 0.87 0.85 0.78 0. 73 0.8 0.78 0.9 0.88 0.82 0.76 | |||||||
Рисунок 22.9 Графики зависимости коэффициента влияния породы Кп от показателей трудности экскавации породы Пэ.п при выемке цепными (а) и роторными (б) экскаваторами:
1 - при Пэ.п = 6; 2 – при Пэ.п = 10; 3 – при Пэ.п = 14; 4 – при Пэ.п = 18
Существенное влияние на возможную производительность роторных экскаваторов оказывает кусковатость экскавируемой глинистой породы. Конструкции режущих частей ковшей и режим экскавации должны исключать отделение от массива кусков, размер большей стороны которых превышает 0.3 м для добычных и 0.4 м для вскрышных машин. Основными мерами снижения кусковатости являются: уменьшение площади поперечного сечения стружек путем увеличения высоты слоя или длины стружки; обеспечения отношения толщины стружки к ширине в пределах 2.5 – 4; выемка горизонтальными стружками; увеличение частоты вращения роторного колеса (скорости копания); применение ковшей косого резания; установка дополнительных режущих элементов (промежуточных кромок) на колесе. При этом производительность роторных экскаваторов при выемке глинистых пород увеличивается на 10 – 25%.
Коэффициент влияния забоя Кз учитывает потери времени на переход к отработке новых стружек (перемещение экскаватора и подача ротора на забой), переход к отработке новых слоев (опускание колеса и отъезд машины), переход к отработке следующего забойного блока (перемещение экскаватора к забою и подъем роторной стрелы), а также потери производительности из-за реверсирования роторного колеса в начале и конце отработки стружки, из-за серповидности забоя. Коэффициент Кз зависит от технологических параметров забоя и определяется соотношением паспортного Тц и минимально возможного фактического времени Тф min (c учетом действительной экскавируемости породы) одного технологического цикла, в течении которого отрабатывается забойный породный блок объемом Vз. б.
Для установления времени чистой экскавации Тп рассчитываются объем забойного блока Vз.б = НуАР при определенных значениях высоты уступа Ну, ширины заходки А и длины блока Р = 
.
Время Тф min складывается из общей продолжительности резания стружек (экскавации) Трез и суммарного времени Твсп, максимально совмещенных с основными вспомогательными операциями (подъезд и отъезд экскаватора на толщину стружки и длину забойного блока) при отработке одного забойного блока.
При валовой выемке и расчетных значениях высоты уступа Ну.р и ширины заходки Ар величина Кз изменяется в пределах 0.76 – 0.84. В качестве расчетной величины для этих условий можно принимать Кз = 0.8.
Расчетные значения высоты уступа Ну.р и ширины заходки Ар при выемке роторными экскаваторами приведены ниже.
Экскаватор ЭР – 1250Д SRs -470 ЭРШР – 1600 ЭРШРД – 5000 SRs – 2000
Ну.р, м 16 17 40 38 28
Ар, м 23.5 26 60 55 40
При фактической ширине заходки А, отличающейся от расчетной величины Ар, коэффициент влияния забоя определяется по формуле
К`з = 0.8А/(0.042Ар + 0.958А). (22.11)
При фактической величине уступа Ну, отличающейся от расчетной высоты Ну.р,
К``з = К`з + 0.064(1 – Ну/Ну.р). (22.12)
Формула (22.12) действительна при Ну 
0.4Ну.р.
При раздельной выемке с уменьшенной высотой слоя h по сравнению с расчетной величиной hр (hр = 0.7dр) коэффициент влияния забоя уточняется по формуле
К``з = К``зh/(2.4 + 0,6hр). (22.13)
Эффективная производительность роторных экскаваторов определяется по формуле
Qэф = Qт пКпотКуКтр= QпКп.срКзКуКтр .(17.7)
При отработке уступа, сложенного разнопрочными породами, средневзвешенная величина коэффициента влияния породы Кп.ср приближенно определяется по формуле
Кп.ср = Пэ.п/Пэ.п.ср, (22.14) где Пэ.п.ср – средневзвешенный действительный показатель трудности экскавации пород.
Значение коэффициента Кпот, учитывающего потери экскавируемой породы вследствие просыпей и равного отношению объема погруженной породы к объему срезаемой стружки приведены ниже.
Тип роторного колеса ........... Центробежный Гравитационный Гравитационный
с промежуточными без промежуточных
режущими кромками режущих кромок
Кпот ................................................... 0.9 0.93 0.97
При валовой выемке роторными экскаваторами коэффициент управления Ку = 0.92 – 0.96. При раздельной выемке величина коэффициента управления уменьшается, что количественно зависит от мощности пластов, условий их залегания и способа раздельной выемки. При раздельной выемке в нормальном торцевом забое маломощных пластов по простиранию и несогласном их падении коэффициент управления снижается до 0.5 – 0.65; большее значение коэффициента управления характерно для выемки вертикальными стружками. Величина Ктр зависит от вида карьерного транспорта.