Общие сведения о производительности выемочных машин

Производительность карьерных выемочных машин является одним из важнейших технико-экономических показателей открытых горных работ. Она определяет требуемый парк выемочного оборудования и в большой степени влияет на производительность и требуемый парк транспортного оборудования, производительность труда горнорабочих и затраты на производство горных работ. Целесообразно различать паспортную, техническую, эффективную и эксплуатационную производительность машин.

Паспортная производительность Qп (в литературе она называется также теоретической производительностью) зависит только от конструктивных факторов: мощности двигателей, линейных размеров выемочного оборудования, расчетных объема и формы экскавирующего органа (ковша, лемеха и т. д.), кинематической схемы и расчетно-конструктивных скоростей движения рабочего органа. Паспортная производительность соответствует выемке при определенных технологических ограничениях расчетной (паспортной) породы, у которой действительный показатель трудности экскавации П`э равен паспортному показателю трудности экскавации пород Пэ.п (П`э = Пэ.п)

В общем виде паспортная производительность выемочных машин (м³/ч)по разрыхленной породе

Qg = Еnп (14.3) где Е – расчетная емкость экскавирующего органа (чаще всего ковша), м³; nп – конструктивное число разгрузок экскавирующего органа (или ряда их) в час.

Паспортная производительность всех выемочных машин цикличного действия (скреперов, бульдозеров, одноковшовых погрузчиков и экскаваторов)

Qп = Еnп = (3600/Тц.п) Е, (14.4) где Тц.п – паспортная продолжительность рабочего цикла машины, с.

Паспортная производительность является основой определения других категорий производительности и служит для сравнения отдельных видов и типоразмеров машин между собой.

Техническая производительность Qт является наибольшей возможной часовой производительностью выемочной машины при непрерывной ее работе в конкретных горнотехнических условиях – при конкретных экскавируемых породах, видах и типоразмерах средств механизации смежных производственных процессов (в первую очередь транспортирования) и параметрах забоев.

В общем виде техническая производительность выемочных машин (м³/ч)

Qт = Qп Кп Кз или Qт = (3600/ Тц.п) Е Кп Кз (14.5) где Кп – коэффициент влияния экскавируемой породы; Кз – коэффициент влияния параметров забоя (коэффициент забоя).

Коэффициент Кп характеризует изменение числа разгрузок экскавирующего органа (или ряда их) по сравнению с паспортным показателем nп и использовании расчетной емкости ковшей в зависимости от трудности экскавации, перемещения и разгрузки породы. Изменение числа разгрузок ковшей (продолжительность цикла экскавации) происходит в следствии изменения скорости движения (вращения) рабочего органа (т. е. скорости черпания породы), площади поперечного сечения стружек, длины стружек (пути черпания) и скорости разгрузки породы. В зависимости от типа экскавируемой породы изменяются отдельные или одновременно все указанные параметры. Использования расчетной емкости ковшей зависит от степени их наполнения, разрыхления породы в ковшах и прилипания (примерзания) породы к стенкам рабочего органа.

Коэффициент Кз учитывает влияние типа забоя, его параметров (высоты и ширины забоя и длины забойного блока) и способа отработки забоя, условий разгрузки породы (в отвал, в различные виды и типоразмеры транспортных средств) на продолжительность погрузочно-разгрузочных операций и наполнения ковша, а также потери времени на вспомогательные операции, сопутствующие отработке забоя (забойного блока).

При установлении технической производительности выемочных машин цикличного действия нередко затруднительно выделение и количественное определение коэффициентов влияния экскавируемой породы Кп и забоя Кз. Поэтому при приближенном определении технической производительности (м³/ч) этого оборудования часто целесообразно учитывать влияние указанных выше горно-геологических и технологических факторов на продолжительность отдельных операций и в целом рабочего цикла выемочных машин и использование расчетной емкости их ковшей. При этом формула (14.5) в общем случае будет иметь вид

Qт = (3600 Е/Тц) (Кн.к/Кр.к) Кт.в = (3600 Е/Тц) Кэ Кт.в (14.6) где Тц - минимальная продолжительность рабочего цикла выемочной машины в конкретных горнотехнических условиях, с; Кн.к – коэффициент наполнения ковша; Кр.к – коэффициент разрыхления породы в ковше; Кэ – коэффициент экскавации; Кт.н – коэффициент влияния технологии выемки.

Коэффициент Кт.н – учитывает время вспомогательных операций, выполняемых наряду с основными операциями выемки и перемещения породы.

Техническая производительность необходима для определения эффективной и других видов производительности, а также для оценки эффективности применения данной выемочной машины в конкретных горнотехнических условиях.

Эффективная производительность Qэф является максимальной часовой эксплуатационной производительностью выемочной машины в конкретных горнотехнических условиях. Она учитывает изменение продолжительности основных и вспомогательных операций по сравнению с расчетными их значениями из-за неоднородности экскавируемых пород, изменения параметров забоя, ручного управления машиной, а также потери экскавируемой породы и транспортное обслуживание выемочной машины.

В общем виде эффективная производительность (м³/ч) выемочной машины

Qэф = Qт п Кпот Ку Ктр = Qп Кп.ср Кз Кпот Ку Ктр, (17.7) где п – коэффициент, учитывающий несоответствие между фактической трудностью экскавации пород в сложном забое и принятым расчетным показателем П`э;

п = Кп.ср/Кп; Кп.ср – средневзвешенный коэффициент влияния пород в сложном забое (сложенном неодинаковыми по трудности экскавации породами); Кп – коэффициент влияния однородной породы; Ку – коэффициент управления, учитывающий несоответствие паспортных и фактических параметров забоя, квалификацию машиниста и т. д.; Ктр – коэффициент, учитывающий минимальные необходимые простои по транспортным условиям.

Факторы, характеризующие эффективную производительность выемочно-транспортных машин и одноковшевых экскаваторов, проще учитывать при определении продолжительности отдельных операций их рабочего цикла.

При выемке и перемещении пород выемочно-транспортными машинами в большинстве случаев из-за изменения расстояния, условий перемещения и разгрузки породы затруднительно определение их технической производительности. Поэтому целесообразно непосредственно определять эффективную производительность данных машин.

Эффективная производительность в большинстве случаев (в тои числе при использовании данных хронометражных наблюдений) являются основой для определения действительной эксплуатационной производительности выемочных машин.

Эксплуатационная производительность Qэ характеризует объемом работы, который выполняет или реально может выполнять выемочная машина с учетом действительных затрат времени на технические, технологические и организационные работы и перерывы.

В свою очередь, в зависимости от рассматриваемого периода различают эксплуатационную среднечасовую и сменную, месячную и годовую производительность машин.

Эксплуатационная сменная производительность является основой оперативного планирования горных и транспортных работ. Показатели годовой и месячной производительности необходимы для определения потребности карьера в выемочно-погрузочном оборудовании, текущего и перспективного планирования горных работ.