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挖掘机铁路行走系统(挖掘机制造工艺)

  来源：采矿知识 2022-11-11 08:43:29
挖掘机铁路行走系统(挖掘机制造工艺) 挖掘机-铁路运输技术

一、工艺特点及工作面参数
(一)工艺特点1。挖掘机工作自由度很小，受铁路严格限制；2.台阶以采矿带形式开采，平行于铁路，多数情况下垂直布置；3、列为挖掘机挖掘的线路，最小长度不应小于导线的2倍，通常为一步线的长度。当工作线长，需要集约开采时，一个台阶可配备3台以上电铲，但最多不超过3台。4.属于多层次循环作业流程，特点是采装循环，空，重车进出循环，掘进移巷循环。(2)挖掘机-铁路运输工作面参数采带宽度(BC)；台阶高度(h)；矿区长度(L)；工作平盘的宽度(b)。铁路运输主要采用纵向工作线布置，其平车装载步高的确定。装载时的平爆区宽度随爆破钻孔数量而变化。图1显示了一次爆破、两次开采和一次掘进的典型工作面参数。图1挖掘机一次挖掘的挖掘带宽度(bc)为BC = (1.5 ~ 1.7) RW Z (1)或BC = RW Z+FRX MAX-C，以m (2)表示，bc-挖掘机一次挖掘的挖掘带宽度为m；rw z——挖掘机直立水平挖掘半径，m；rx max——挖掘机最大卸载半径，m；f——挖掘机的斗柄利用系数，f≤0.9；c——爆堆边坡底线到铁路中心线的距离，m .为了减少铁路在工作台阶上移动的次数，在挖掘机等车时，挖掘机可以作之字形移动，将内侧岩石向外侧和前方倾倒，以增加铁路移动的距离。装载面参数见图2。(3) H ≤ (RX Max-RW Z-C1) TGA，M (4) H≤ HX Max-HC-EX其中m (5)中的(3)和(4)取最小值公式中c1-铁路中心到台阶边坡顶线的距离，M；a——台阶坡度的角度，()；HC——台阶上平板到自卸车顶部的高度，m；挖掘机斗门下边缘至车辆顶部的净空，m；其他符号和之前一样。2.图中装载工作面参数的实践表明，在铁路运输中，一个台阶上布置两台以上挖掘机时，挖掘机的效率往往很低，所以很少使用。在铁路运输过程中，挖掘机工作平板的宽度受平板上铁路线数量和爆堆宽度的限制。最小工作平板宽度Bmln可根据图3确定:图3铁路运输最小工作平板宽度BMLN = A+BS+C+D+E+F+G (6)其中A-爆破带宽度，m；bs——爆炸前沿的距离，m；c——装载铁路中心线至爆堆边坡底线的距离，m；d——两条直线中心线之间的距离，m；E-最外侧铁路中心线至电杆的距离，m；f——电杆与下台阶稳定边界线之间的距离，m；G-从稳定边界线到下台阶顶线的距离，m；bmln——最小工作平面宽度，m .爆破前距离受爆破炸药单耗、岩石性质、起爆顺序、外孔底盘抵抗线大小等因素影响。爆破时，根据经验应取台阶高度的2 ~ 2.5倍。如果根据经验公式计算公式(7)，可以借鉴:(7)公式中，K1——岩石的可爆性系数，K1 = 2 ~ 3.5，难爆岩石宜小一些。k2——井斜影响系数；

q-炸药单量，kg/m3； h-台阶高度，m； β-炮孔对水平面的倾角，（°）； Ks-岩石抛掷距离系数，受孔间微间隔时间（ζ）的影响，取下列值：ζK3
010255075
1.00.950.900.850.80
在台阶坡面上有压碴时，爆破时爆堆前冲距离减少，其减少值b（m）与压碴厚度有关，按下列经验公式确定：(8)公式中，k′p——道碴的松散系数，k′p = 1.05 ~ 1.10；乘-道碴底盘的宽度(厚度)，m；q——爆破炸药单耗，kg/m3；其他符号和之前一样。二。设备效率与铲斗的合理匹配在挖掘机-铁路运输过程中，铲斗的合理匹配可以取得良好的经济效果。挖掘机的效率取决于挖掘-卸载周期和工作时间的利用系数。前者取决于岩石的可挖性、开挖卸荷的转向角、卸荷条件和操作者的熟练程度；后者受设备完好程度、工作面准备程度和空供车及时性的影响。挖掘机效率可分为三种类型:机器小时效率、机器班次效率和机器年效率。挖掘机的机时效率反映了给定条件下设备连续工作的效率。换挡效率包括空车供的影响和其他故障导致的停机；台湾年效率以台湾日效率为基础，并考虑日历时间利用系数。所以站时效率是基础。小时效率按公式(9)确定:(9) E-铲斗容积，m3；T-开采周期时间，s；(见表1、2、3)Km——挖掘机满斗系数(见表4、6)；ks——桶中矿岩的松散系数(见表4和表6)；k2——工艺原因引起的工作时间变化的影响系数(表5)；挖掘机的Q-小时效率，m3/h。表1挖掘时间铲斗容积(m3)开采时间(s)①当岩石的平均破碎度dp为以下值(cm)时1525354555652468101214164.75.05.56.06.36.66.87.08.56.96.86.97.07.37.47.514.39.88.78.48.38.28.28.322.113.711.310.39.89.59.39.231.818.514.512.711.811.210.710.735.024.418.415.714.013.112.412.0 ①挖掘时间按经验公式计算得出： 当悬臂和动臂加长时，挖掘机的挖掘时间比相应的标准挖掘机多4 ~ 5s。2翻台时间铲型标准挖掘机延伸悬臂挖掘机体积(立方米)<23~58~12.616~22<23~56~8转弯时间①1415~1619~222214~1616~1919~22 ①按回转角为90°计算，若角度增加则按比例修正之。 表3 卸载时间挖掘机铲斗容积(m3)疏松岩石<2.53~8>12
卸载时间(秒)铲斗底门的关闭时间
中等泥质岩石泥质胶结岩石
0.60.81.01.31.61.94~4.54.3~5.05.3~5.80.9~1.11.4~1.61.7~1.9

挖掘机的换挡效率主要取决于基于换挡效率的铲斗匹配。在铁路运输中，铲斗匹配是指以下概念的总和:(1)挖掘机铲斗容积与自卸汽车载重的匹配；(2)挖掘机生产能力与列车牵引定额的匹配；(3)为一台挖掘机服务的列车数，即卡车与挖掘机之比；(4)挖掘机的空车供应率。表4满斗系数(Km)和松散系数(Ks)的岩石类型抢人头公里砂、软泥、非紧密岩、软岩、小于15mm砾石压实的软岩和砾石强度小的紧密岩、强度中等的紧密岩、紧密岩和强紧密岩。1.08~1.171.15~1.3 1.25~1.351.3~1.41.35~1.451.4~1.51.1~1.01.0~0.91.0~0.80.85~0.750.8~0.70.8~0.70.75~0.65
表5工作时间改变爆破孔排数的影响系数系数K2①在以下平均块度dp(cm)<3535~60>6012~34~56~90.900.930.950.970.7~0.80.73~0.830.75~0.850.77~0.870.6~070.63~0.730.65~0.750.67~0.77 ①当E＜4～12m3时取表中小值，反之取大值。表6 松散系数/满斗系数列车翻车机数量(或列车牵引定额)是露天矿铁路运输技术的重要参数。列车的牵引定额不是通过简单的牵引计算来确定的，而是由矿井生产能力、整个运输系统以及挖掘机和机车车辆的最低生产成本来确定的。由于列车从换乘站到卸载点的往返运行时间是露天矿开采深度的函数，最优牵引数no随深度变化，其规律可概括为:(1)列车最优牵引数随开采深度小于开采深度而变化，深度增加10倍，但no值仅增加2.25倍。因此，当露天开采深度变化不大时，露天矿可以采用统一的列车牵引定额，对挖掘机和列车的利用率和成本影响不大。(2)当露天矿深度较大时，必须增加服务于深部水平的列车牵引数，以满足采装设备的效率，即深部和浅部的牵引数应不同。(3)大型采运设备是降低采矿成本的有效途径(图4)。图4列车牵引固定采掘成本的关系[下]卡车与电铲的比例根据全矿挖掘机生产能力与列车生产能力的平衡条件确定。卡车与挖掘机的理论比值由公式(10)确定:(10)tz-挖掘机装载一列火车的时间，h；tr——列车在装载面的转换时间，h；ty——列车从车站到卸载点的往返运行时间，h；tx——列车卸载时间，h；ttz——列车在一个运行周期内的停车时间，h；Tq-挖掘机的超期时间，h .挖掘机的底盘时间和列车停车时间是随机的。在一定条件下，可以通过统计方法得到，统计关系有很大的局限性。排队论可以用来可靠地计算挖掘机的起落架时间和列车的停车时间。目前对装车运输系统的计算机模拟可以准确地考虑生产过程中的各种随机因素，因此可以很好地确定tq和ttz。露天矿挖掘机与挖掘机的比例应保证挖掘机欠车，列车停车时间损失最小。考虑到挖掘机和火车的每小时维护成本并不等价，一个合理的挖掘机与挖掘机的比例应满足以下关系:TQ+YZ β TTZ → Min (11)公式yz-挖掘机与挖掘机的比例；β-列车每小时维护费用与挖掘机每小时维护费用的比率。中国抚顺西露天煤矿是一个大规模采用挖掘机-铁路运输技术的露天煤矿。根据本矿统计数据，tq、ttz、yz之间的回归关系如下:(12)ttz=16.7yz0.55 (13) (14)抚顺西露天煤矿的经验回归关系特别指出了挖掘机延迟时间和列车停车时间对车铲比的影响，β值越高，车铲比越大。空车辆供应率是挖掘机-铁路运输过程特有的过程协调参数，K用来反映工作面线路对列车变化的影响。从数值上看空车的供应量等于列车的装车时间与相邻两个装车时间间隔的比值，即:(15)在其他条件不变的情况下，改善换车条件可以提高空车的供应率，因此工作面线路布置意义重大。我国的实践表明，车站应尽量靠近工作面，采用双向配车到工作面的循环系统，可以提高空车的供应率，对提高采、装、运设备的效率非常有利。三。铺设和建造工作台阶轨道在挖掘机-轨道运输过程中，随着工作线的推进或在每个采矿带开采之后，装载轨道必须向前移动一段采矿带宽的距离，以便能够开采下一个采矿带时装车。换路是流程循环中不可或缺的一部分。在工作水跃上铺设铁路通常由起重机分段进行。开采硬岩时，爆破前先拆除铁路，爆破后再铺筑。为了避免临时拆除轨节，用滑板车运送到安全的地方。爆破后，挖掘机清理线路的爆破石，然后用吊车进行铺设。在我国，露天矿用于装载的铁路通常不铺碴，通常用300 ~ 400 mm的岩块铺填枕木来固定和平整铁路。苏联大规模采用铁路运输，工作面铁路线大量使用道碴，对铁路维修和列车运行极为有利。显然，实现普通道碴铺设需要铁路工作的全面机械化。铁路起重机拆铺道路技术大致有五种(图5)。易道工艺↘ ↗单吊车换道↘ ↗反向车道转移向前变道两次摊铺式车道转移双吊移道↘↗向后变道混合变道图5吊车拆除铺设铁路的过程指的是装载铁路与连接线的交汇处。离路口远的人在往前走，反之亦然。每种工艺的适用性取决于换道距离、设备的规格和数量以及生产线恢复的生产要求的紧急程度。在装车铁路的工作层面，由于没有铺好路，经常搬家，列车经常脱轨，枕轨损坏。据统计，我国东鞍山铁矿装载铁路每公里铺设轨枕1600根，有效作业线长度10km，每年换道570次(含爆破前拆道)。每年开采和剥离岩石的总量为1720万吨，平均每年损坏12200根轨枕，相当于8.5根轨枕/万吨，或每万吨消耗木材0.78m3。火车出轨的平均次数是每年87次。四。挖掘机-铁路运输流程运营成本分析挖掘机-铁路运输流程运营成本由挖掘机运营成本、机车运营成本、线路维护成本三部分组成。表7显示了东鞍山铁矿的成本构成。表7东鞍山铁矿成本构成挖掘机操作机车操作线条费用(万元/年)(%)费用(万元/年)(%)费用(万元/年)(%)燃料、工人工资、电费、其他费用、备件、折旧和修理费3.202.984.880.6813.604.400.7910.610.016.22.345.014.51.61.432.833.430.471.376.167.406.212.314.82.16.026.732.034.8535.30.861.414.4965.7-22.923.10.61.09.543.1-总计达30.00100.023.10100.0152.59100.0单位成本0.228元/吨0.323元/吨0.089元/吨
表中工资包括维修人员和车间管理人员的工资。线路材料成本包括轨枕成本13.85万元，约占线路总成本的9%。机车车辆费按启动的机车数量计算。全矿共有机车24台，生产用机车15台，备件用机车4台。单位成本是指根据矿岩总重量换算出的矿岩成本。从运输成本的构成来看，折旧、修理和工资占71.4%，其中折旧和修理费用占56.4%。可见，降低运输成本的关键在于减少设备故障，提高设备效率。因此，应努力提高线路质量(铺碴是重要措施)，使列车运行速度更快，减少机车车辆总需求，减少设备损坏。备件占挖掘成本的45%，是成本中最大的一项。降低备件成本的主要途径是降低易损件的消耗，提高矿岩的可开采性。经验表明，提高爆破质量，消除基础，减少和消除不合格块，可以减少易损件消耗、设备修复和停机损失。因此，在一定条件下，为了提高矿岩爆破质量，稍微增加穿孔爆破成本，在经济上是有利的。五、实例及评价东鞍山铁矿采用挖掘机-铁路运输工艺开采鞍山式铁矿体。之前铁路运输主要是重载下行，但近几年开始向深部过渡，出现了贷款装车的上坡运输。矿井现有4.6m3挖掘机13台，登记机车装载28台，调度24台，生产用15台，杂项4台，效率计算涉及20台(不含杂项机车)。注册机车中，80吨机车18台，100吨机车4台，150吨机车6台。每年开采和剥离岩石的总量为1720万吨(1975年)。工作面参数:(见图6)台阶高度11 ~ 15m，采区长度700~720m，工作平板标准宽度(以单线铁路为准)，单排孔爆破49m，双排孔爆破59m，三排孔爆破64m(爆区宽度分别为9、16.5、24m)。图6挖掘机工作面参数装载效率:装载循环时间25 ~ 50s，平均34s；60t铁路自卸车加满时间为4 ~ 10分钟，平均5分钟；列车装车时间分别为40分钟、46分钟、50分钟，视8、9、10车次而定。日装车效率4806t，岩石装车效率4417t，综合装车效率4538t，年装车效率153万吨，装车效率132.1万吨，综合装车效率144万吨。挖掘机的时间利用系数如下:工作时间:40.8%，其中装载占31.9%，堆放、挖根、扫路占9%；非运营时间:2.7%，其中场外移动电梯段占0.9%，候梯线占1.8%；内部休息时间:48.9%，其中换班加油2.6%，等待车辆避炮35%，检查集合11.3%；外部休息时间:7.6%，其中7.6%是因为气候影响，缺货。机车或火车的效率和时间利用系数:运输距离:矿石6.47km，岩石7.92km，平均7.0km火车运行周期:矿石230min，岩石215mm，平均225min。其中装车时间46min(按9车计)，重车运行22min，空车运行20min，矿石卸车时间35min，岩石20min，放行时间26min，列检时间10min，等待时间14min，等待时间7min，等待时间12min，交班、脱轨、维修50min。三种机车的运输效率如下:粘重综合(万吨)综合(万吨公里)综合(T)综合(T)岩石运输(T)150吨57403519371434355100t . 5986780吨。58880 . 88888888881
东鞍山铁矿的设备作业率只有41.7%，可见设备效率的潜力是大的。从工时分析可以指出提高设备效率的主要方面是：
（1）提高爆破质量，减少装载循环时间，减少挖掘机的无效作业时间，减轻设备的磨损，从而清除计划外故障检修的停工损失；
（2）确定合理性的车铲比，把挖掘机待车和列车待装的时间控制在合理的范围之内；
（3）改变当前的人工调度为计算机调度，使列车会让、待装、待卸的时间达到最少。 

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