电铲选型设计

说明书

设计课题：露天矿电铲选型设计专业班级：2010级采矿工程一班学生姓名：贾磊2010171121 指导教师：孟爱国

学生成绩：

已知条件：

1.煤的容重1.14t/m 3,岩石容重1.95t/m 3

2.年产煤为2123万t ，剥离岩为6145万m 3

要求：

1.选择电铲溶剂、技术规格（型号）

2.计算效率与所需数量

3.按照合理的车铲比确定卡车容积、技术规格

1、概述

1.1挖掘机在矿山工程中的地位

1）是完成开拓、开采的主要设备。 2）是设计、生产计划产量的计算基础。 3）开采规模决定挖掘机的斗容大小。

4）以斗容大小和挖掘机数量确定运输设备的容积、钻孔设备孔径及数量。

2、选型原则

1）矿山设计确定设备时，首选挖掘机，按产能大小确定斗容。

2）在确定挖掘机的台数量时，应不少于两台，按计算参数不同分别确定挖

掘机的数量。

3、挖掘机计算

3.1挖掘机斗容的确定及电铲的选择

3.1.1通过日产量确定挖掘机的斗容V

1）当日产量Q ≤5万吨时：

)1(1111-+=Q P B V

式中：1B ——基量系数，取3～4； 1P ——增量系数，取2～2.5。

2）当日产量Q ≥5万吨时：

)5(2222-+=Q P B V

式中：2B ——基量系数，取6～9； 2P ——增量系数，取1～1.5。

说明：（1）产能增加、斗容增大，提高人工效率，简化作业组织； （2）实践证明斗容增大可以降低采剥成本；

（3）斗容太大、数量太少产量大波动风险增加。

3.1.2斗容的计算

1)矿山年产煤和岩石的产量：

煤Q =1550万t/a

岩Q =6145×1.95=11982.75万t/a

2)日产量

根据矿山的年生产能力可以确定该矿山的日产量。

（1）日产煤量

a Q Q /t 247.4365

1550

365万煤

===

<5万t/天

因此露天矿电铲的斗容应为：

)1(1111-+=Q P B V

式中：基量系数1B 取4，增量系数1P 取2.5

即：1V =4+2（4.2-1）=10.43m

根据选型原则及斗容，选择12 3m 的电铲，即拟选太重系列WK-10B 矿用挖掘机进生产作业.参数如下：

表1 电铲WK-10B 技术规格参数

（2）日剥离岩石量

a Q Q /t 829.32365

75

.11982365万岩

===

>5万t/天

因此露天矿电铲的斗容应为：

)5(2222-+=Q P B V

式中：基量系数2B 取6，增量系数2P 取1

即：32829.33)5829.32(16m V =-+=

根据选型原则及斗容选择35 3m 的电铲，即拟选太重系列WK-35矿用挖掘机进生产作业。参数如下：

表1 电铲WK-35技术规格参数

3.2选型原则及计算

3.2.1选型原则

单斗挖掘机主要根据矿山规模、矿岩采剥总量、开采工艺、矿岩物理力学性质、设备供应情况等因素选型。

特大型露天矿一般应选用斗容不小于8～103m 的挖掘机；大型露天矿一般

选用斗容为4～10 3m 的挖掘机；中型露天矿一般选用斗容2～4 3m 的挖掘机；小型露天矿一般应选用斗容为1～23m 的挖掘机。采用汽车运输时，挖掘机铲斗容积与汽车重量要合理匹配，一般一车应装4～6斗。

3.2.1计算

1）生产能力计算

s

B

m c tK T VK Q η3600=

式中 V —挖掘机铲斗容积，m 3

m K —挖掘机铲斗满斗系数； T —挖掘机班工作时间，h ； B η —班工作时间利用系数； t —挖掘机铲斗循环时间，s ；

s K —矿岩在铲斗汇总的松散系数.

说明：（1）Km 满斗系数与物料硬度、粒度有关； （2）s K 松散系数将松方变为实方；

（3）B η班时间利用系数与班生产组织效率有关；B η=21ηη? （4）t 电铲采装一次循环时间； （5）V 斗容大单台作业效率高；

（6）挖掘机能力也可以采用数理统计确定。

挖掘机的台班生产能力受各种技术和组织因素影响，如矿岩性质，爆破质量，运输设备规格，及其他辅助作业配合条件和操作技术水平等。

台年生产能力：

3653??=c a Q Q

表1 挖掘机每铲装车循环时间表

物料特性

铲斗容积

小于2m 3 4～6m 3

大于8m 3 F<6 30s 25s 27s F<12 32s 27s 29s

则电铲WK-10B ：

s

B m c tK T VK Q η3600=

=3.12775

.075.089.0123600??????=4985m 3

3653??=c a Q Q =5458575 m 3=546万m 3

电铲WK-35：

s

B m c tK T VK Q η3600=

=3.1296

.07.089.0353600??????=10107m 3

3653??=c a Q Q =11067165 m 3=1107万m 3

2)设备数量计算

矿山所需挖掘机台数可按下式计算：

N=

a

Q A

式中 ：A —年采剥量，m 3/a ；

a Q —挖掘机台年效率，m 3/a ，a Q 通过计算或参考挖掘机实际台

年生产能力选取，并要考虑效率降低因素。

露天矿生产配备的挖掘机台数不考虑备用数量，但不应少于两台。如果采矿和剥离作业的工作制度不同、设备型号不同以及生产效率相差较大时，可以分别计算采矿和剥离作业所需要的挖掘机的台数。此外，若矿山还有其他工程，如修路、整理道坡和边坡及倒堆等，可考虑备有前端式装载机、铲运机和推土机等辅助设备。

采煤时所需的数量为： 煤N =

a Q A =14

.15461550?=2.5台 剥离岩石时所需数量为：岩N =

a Q A =

5.51035

6145

=台 综上所算得：选用的WK-10B 型电铲数为3台，选用的WK-35型电铲数为6台。

4、设备间的配套

为了充分发挥矿山设备的效率，需要各工艺环节设备之间彼此相适应，做到设备匹配合理，技术经济指标好。如矿山产量与设备规格、生产设备与辅助设备之间，都需要有合理的匹配，这样才能充分发挥各生产设备的最佳功能，以提升矿山综合经济效益。

矿山规模确定之后，一般的作法是：首先选择合适的铲装设备，并确定与之配套的运输设备，然后选择其他主要采掘设备，主要设备合理配套之后，再选择辅助设备。

4.1 自卸汽车和挖掘机的合理配置

在煤矿生产中，它决定和制约着矿山的生产能力。在装运作业中，汽车往返运行于采场与卸矿仓之间，装载机则相对基本不动。在使用配合方面，往往是一台挖掘机与多辆汽车配合。在装载运输设备的购置、运行和维护维修费中，自卸汽车约占90％。由此可知，自卸汽车在露天矿的装运作业中占主导地位，因此，在露天矿装运设备选型与匹配上，应以自卸汽车为主。在装运作业中，挖掘机和自卸汽车装运的是同一种矿石，故挖掘机的铲斗斗容与汽车车箱容积，是二者匹配的基本参数。装载时，对挖掘机要求满斗，但运输中因汽车受载重量的限制，不一定是满箱。由于矿岩的种类很多，其松散容重差别较大，所以应按汽车额定载重量需要的容积与铲斗匹配，即先根据汽车的额定载重量与所运矿石的松散容重，确定需要的车箱容积，再用该容积与挖掘机铲斗容积进行匹配。

4.2挖掘机斗容的确定

据使用经验可知：

一般取装载斗数N=3～7。当运距为1～3km 时，4≤N ≤6；当运距≤1km 时，取N=3；当运距为4～5km 时，取N=6～7。取车厢容积为1：3，依据挖掘机斗容与汽车载重的比例关系：

p m q k V Q =

式中： m V —挖掘机铲斗容积，m 3；

p k —匹配系数。

1）挖掘机与汽车的规格匹配关系计算：

装煤 =q Q 12×3=36m 3

装岩石 =q Q 35×3=105m 3

汽车载重： 每车载煤 =?==14.136v m ρ41.04t

每车载岩石 ==v m ρ105×1.95=204.75t

综上所述：装煤用YTG50型矿用自卸汽车，装岩石用KOMATSU830E型矿用自卸汽车，参数如下：

表2 YTG50型矿用自卸汽车

整车外形尺寸（长X

宽X高）8852×4523×4556mm

额定载重

量

45（50）t（US

ton）

发动机功率≥392kW；排放达到国Ⅱ及以

上标准

驱动轮滚

动半径

950mm

低挡最大牵引力285kN 百公里燃

油消耗量

189L

接近角27.9 o离去角53.8 o

最小离地间隙598mm 最高车速55.8 km/h

制动距离（V=30

km/h）≤18.75m

最大爬坡

能力

35.9 %

最小转弯直径18m 最小通过

直径

≤20 m

车厢举升角度50 °车厢举升

时间

12s

表3 KOMATSU830E型矿用自卸汽车

型号KOMATSU830E 功率(kw/rpm) 1865/1900 自身质量（t）158 额定载重量（t）220t

满载质量（t）600 堆装容量（m3）147

最大卸载高度（m）11.207 自卸斗最小离

地高度（m）

1.35

最高行驶速度60

发动机缸数（个）24

机身全长（m）14.4

机身全宽（m）7.3 机身全高（m）6900

现代挖掘机

摘要：现代挖掘机一般都采用了机电液一体化控制模式，常见故障为发动机转速下降，工作速度变慢，挖掘无力等一些日常使用中的故障。本文简单介绍了挖掘机在这几类故障中的故障判断及维修技术，另外还介绍了挖掘机的日常保养技术，以保障挖掘机的正常工作。

关键词：挖掘机；维修；保养

随着科技的进步，现代挖掘机一般都采用了机电液一体化控制模式，我们在排除一些故障时，解决的多是发动机、液压泵、分配阀、外部负荷的匹配问题。一般在挖掘机作业中，这几方面不能匹配，经常会表现为：发动机转速下降，工作速度变慢，挖掘无力以及一些常见问题。

1、发动机转速下降

首先要测试发动机本身输出功率，如果发动机输出功率低于额定功率，则产生故障的原因可能是燃油品质差、燃油压力低、气门间隙不对、发动机的某缸不工作、喷油定时有错、燃油量的调定值不对、进气系统漏气、制动器及其操纵杆有毛病和涡轮增压器积炭。如果发动机输出动力正常，就需要查看是否因为液压泵的流量和发动机的输出功率不匹配。

液压挖掘机在作业中速度与负载是成反比的，就是流量和泵的输出压力乘积是一个不变量，泵的输出功率恒定或近似恒定。如果泵控制系统出现了故障，就不能实现发动机、泵及阀在不同工况区域负荷优化匹配状态，挖掘机从而将不能正常工作。此类故障要先从电器系统入手，再检查液压系统，最后检查机械传动系统。

2、工作速度变慢

挖掘机工作速度变慢主要原因是整机各部磨损造成发动机功率下降与液压系统内泄。挖掘机的液压泵为柱塞变量泵，工作一定时间后，泵内部液压元件（缸体、柱塞、配流盘、九孔板、龟背等）不可避免的产生过度磨损，会造成内漏，各参数据不协调，从而导致流量不足油温过高，工作速度缓慢。这时就需要整机大修，对磨损超限的零部件进行修复更换。

但若不是工作时间很长的挖掘机突然变慢，就需要检查以下几方面。先查电路保险丝是否断路或短路，再查先导压力是否正常，再看看伺服控制阀-伺服活塞是否卡死以及分配器合流是否故障等，最后将液压泵拆卸进行数据测量，确认挖机问题所在。

3、挖掘机无力

挖掘无力是挖掘机典型故障之一。对于挖掘无力可分为两种情况：一种为挖掘无力，发动机不憋车，感觉负荷很轻；第二种为挖掘无力，当动臂或斗杆伸到底时，发动机严重憋车，甚至熄火。

挖掘无力但发动机不憋车。挖掘力的大小由主泵输出压力决定，发动机是否憋车取决于油泵吸收转矩与发动机输出转矩间的关系。发动机不憋车说明油泵吸收转矩较小，发动机负荷轻。如果挖掘机的工作速度没有明显异常，则应重点检

查主泵的最大输出压力即系统溢流压力。如果溢流压力测量值低于规定值，表明该机构液压回路的过载溢流阀设定值不正确，导致该机构过早溢流，工作无力。则可以通过转动调整螺丝来调整机器。②挖掘无力，发动机憋车。发动机憋车表明油泵的吸收转矩大于发动机输出转矩，致使发动机超载。这种故障应首先检查发动机速度传感系统是否正常，检查方法与前文所述发动机检查方法类似。经过以上细致的检查与排除故障，发动机速度传感系统恢复正常功能，发动机憋车现象消失，挖掘力就会恢复正常。

4、挖掘作业过程中的常见故障

挖掘机在施工作业中经常出现的一些普遍的故障，如：挖机行走跑偏，原因可能为行走分配油封（又称中心回转接头油封）损坏；两个液压泵流量大小不一；一边行走马达有问题。液压缸快速下泄则可能为安全溢流阀封闭不严，或缸油封严重损坏等等。

5、挖掘机的日常保养

为了防止挖掘机的故障发生，在日常使用过程中需要十分注意对挖掘机的保养。日常保养包括检查、清洗或更换空气滤芯；清洗冷却系统内部；检查和拧紧履带板螺栓；检查和调节履带反张紧度；检查进气加热器；更换斗齿；调节铲斗间隙；检查前窗清洗液液面；检查、调节空调；清洗驾驶室内地板；更换破碎器滤芯（选配件）。清洗冷却系统内部时，待发动机充分冷却后，缓慢拧松注水口盖，释放水箱内部压力，然后才能放水；不要在发动机工作时进行清洗工作，高速旋转的风扇会造成危险；当清洁或更换冷却液时，应将机器停放在水平地面上。

同时在启动发动机前需要检查冷却液的液面位置高度（加水）；检查发动机机油油位，加机油；检查燃油油位（加燃油）；检查液压油油位（加液压油）；检查空气滤芯是否堵塞；检查电线；检查喇叭是否正常；检查铲斗的润滑；检查油水分离器中的水和沉淀物。

挖掘机在日常工作中遇到的故障还有很多，这里只是介绍了较为常见的几类故障的维修方法，并且为了减少故障的发生，对挖掘机的日常保养是很重要的。只有做到保养和维护的双重保障，才能保障挖掘机更好的正常工作。

参考文献

[1]钟陈添.挖掘机液压系统的常见故障分析及排除.科技资讯,2007 ,(22).

[2]聂永光.工程机械液压油的正确选用方法.科技资讯.2007 ,(19).

[3]黄科鹏.浅谈挖掘机液压系统的故障分析及排除.今日科苑,2007, (20).

[4]纪伟东.液压挖掘机常见故障诊断.科技资讯.2008, (28).

[5]王才高.挖掘机发动机水温高的原因分析及排除.科技资讯,2008, (28).

[6]沈福良,等.日立挖掘机液压系统技术改造实例.科学之友,2007, (7).