Основные параметры и технико-эксплутационные показатели экскаваторов
Техническую производительность(м3/ч) одноковшовых экскаваторов как наибольшую среднюю производительность за 1 ч работы определяют по формуле:
, (1)
где 
- вместимость ковша, м3; 
- коэффициент его наполнения (1,0…1,3); 
- коэффициент разрыхления грунта (см. табл. 2); 
-продолжительность рабочего цикла, с; 
- продолжительность одной передвижки экскаватора на новую позицию, с; 
- число циклов за час работы, 
.
Грунты, разрабатываемые машинами, классифицируют по трудности разработки по 8 категориям (табл. 2):
I категория - песок, супесь, мягкий суглинок средней крепости влажный и разрыхленный без включений;
П категория - суглинок без включений, мелкий и средний гравий, мягкая влажная или разрыхленная глина;
III категория - крепкий суглинок, глина средней крепости влажная или разрыхленная, аргиллиты и алевролиты;
IV категория - крепкий суглинок, крепкая и очень крепкая влажная глина, сланцы, конгломераты;
V категории - сланцы, конгломераты, отвердевшие глина и лесс, очень крепкие мел, гипс, песчаники, мягкие известняки, скальные и мерзлые породы;
VI категория - ракушечники и конгломераты, крепкие сланцы, известняки, песчаники средней крепости, мел, гипс, очень крепкие опоки и мергель;
VII категория - известняки, мерзлый грунт средней крепости;
VШ категория - скальные и мерзлые породы, очень хорошо взорванные (куски не более 1/3 ширины ковша).
Таблица 2
Характеристики грунтов
| Категория грунта | Плотность, кг/м3 | Число ударов плотномера ДорНИИ | Коэффициент разрыхления | Удельное сопротивление, кПа | |||||
| резанию | копанию при работе: | ||||||||
| прямыми и обратными лопатами | драглайнами | экскаваторами непрерывного действия | |||||||
| роторными поперечного копания | цепными поперечного копания | траншейными | |||||||
| I | 1200-1500 | 1-4 | 1,08-1,17 | 12-65 | 18-80 | 30-120 | 40-130 | 50-180 | 70-230 |
| II | 1400-1900 | 5-8 | 1,14-1,28 | 58-130 | 70-180 | 120-250 | 120-250 | 150-300 | 210-400 |
| III | 1600-2000 | 9-16 | 1,24-1,3 | 120-200 | 160-280 | 220-400 | 200-380 | 240-450 | 380-660 |
| IV | 1900-2200 | 17-35 | 1,26-1,37 | 180-300 | 220-400 | 280-490 | 300-550 | 370-650 | 650-800 |
| V | 2200-2500 | 36-70 | 1,3-1,42 | 280-500 | 330-650 | 400-750 | 520-760 | 580-850 | 700-1200 |
| VI | 2200-2600 | 71-140 | 1,4-1,45 | 400-800 | 450-950 | 550-1000 | 700-1200 | 750-1500 | 1000-2200 |
| VII | 2300-2600 | 141-280 | 1,4-1,45 | 1000- | 1200- 4000 | 1400- | 18б0- | 2200- | 2000- |
| VIII | 2500-2800 | 281-560 | 1,4-1,6 | - | 220-250 | 230-310 | - | - | - |
Продолжительность рабочего цикла определяют суммарным временем, затрачиваемым на выполнение операций с учетом совмещения отдельных рабочих движений. Так, например, если поворот платформы на разгрузку ковша выполняется одновременно с маневровыми движениями рабочего оборудования и при этом продолжительность маневровых движений покрывается временем поворота платформы, то в расчет принимается только время поворотного движения.
Эксплуатационная производительность(м3/сутки, м3/мес., м3/год)
, (2)
учитывает продолжительность периода работы экскаватора 
(ч) и его использование во времени (при односменной работе 
= 0,8...0,85).
При расчете технической производительности гидравлического экскаватора с рабочим оборудованием обратная лопата по формуле (1) продолжительность рабочего цикла (с) определяют как
, (3)
где 
- время (с), затрачиваемое соответственно на копание грунта, поворот платформы с груженым ковшом на разгрузку, собственно разгрузку ковша, поворот платформы с порожним ковшом в возвратном направлении и опускание рабочего оборудования от уровня стоянки экскаватора до положения начала следующего рабочего цикла.
Маневровые движения рабочего оборудования для установки ковша в положение разгрузки обычно совмещаются с поворотом платформы на разгрузку, а поэтому затрачиваемое на эти движения время в расчетах не учитывается, поскольку оно покрывается временем поворотного движения. По той же причине не учитывается время маневровых движений рабочего оборудования при повороте платформы к забою. Опускают же рабочее оборудование в забой ниже уровня стоянки экскаватора обычно после прекращения поворотного движения.
Пример 1. Определение составляющих продолжительности рабочего цикла.
Требуется определить продолжительность рабочего цикла пневмоколесного гидравлического одноковшового экскаватора с рабочим оборудованием обратная лопата по следующим исходным данным: мощность двигателя 
кВт; средний суммарный КПД привода рабочего оборудования 
; вместимость ковша 
м3; разрабатываемый грунт - суглинок; удельное сопротивление грунта копанию 
кПа; угол поворота платформы на разгрузку 
рад; средние скорости вращения поворотной платформы в прямом 
с-1 и возвратном 
с-1 направлениях.
Средняя работа операции копания при расчетном коэффициенте наполнения ковша, равном коэффициенту разрыхления грунта, составит:
= 150 · 0,5 = 75 кДж.
Мощность, затрачиваемая на копание грунта с учетом КПД привода и 80% ее реализации в этом режиме:
= 55,1·0,58·0,8 = 25,57 кВт.
Расчетная продолжительность копания:
=75 / 25,57 = 2,93 с.
Продолжительность поворота платформы на угол рад в прямом ( 
) и возвратном ( 
) направлениях:
= 5,61 с;
= 5,24 с.
Экспериментально установлено, что на опускание ковша в забой затрачивается примерно 30% времени рабочего цикла. Примерно половина этого движения (до уровня стоянки экскаватора) совмещается с поворотным движением платформы. Вторая же половина (ниже уровня стоянки), выполняемая без совмещения с другими учитываемыми в расчете рабочими движениями, составляет примерно 15% продолжительности рабочего цикла, с учетом чего:
= (2,93 + 5,61 + 5,24) / (1 - 0,15) = 16,21 с.
Техническую производительность (м3/ч) траншейных(цепных) экскаваторов определяют по формуле
, (4)
где 
- ширина и высота скребка, м; 
- скорость движения скребковой цепи, м/с; =0,35…0,75 – коэффициент заполнения экскаваторных емкостей, зависящий от характера грунта, толщины срезаемой стружки, длины и формы забоя, угла наклона рабочей цепи к горизонту; - коэффициент разрыхления грунта (табл. 2).
Техническая производительность (м3/ч) траншейных роторных экскаваторов обеспечивается 
ковшами вместимостью (м3) и частотой вращения ротора 
(об/мин) в соответствии с зависимостью:
, (5)
где =0,8...1,1 - коэффициент наполнения ковшей (меньшие значения для мелкофракционных сыпучих и липких грунтов, большие - для сыпучих кусковатых грунтов); - коэффициент разрыхления грунта (табл. 2).
Максимальная скорость передвижения экскаватора, которую он способен реализовать при заданной площади поперечного сечения траншеи, определяется по формуле
, (6)
где 
- площадь поперечного сечения траншеи, м2.
Пример 2. Определить максимально возможную скорость передвижения (подачи) роторного траншейного экскаватора ЭТР-204, разрабатывающего траншею глубиной 
= 2 м, шириной по дну В = 1,2 м с откосами с началом от дна h = 0,8 м при ширине по верху 
= 2,02 м в суглинистом грунте IV категории. Вместимость одного ковша q = 140 л; число ковшей на роторе z = 14; частота вращения ротора 
1,24 об/мин.
Принимаем коэффициент наполнения ковшей = 0,9; коэффициент разрыхления грунта (см. табл. 1) = 1,3. Технически возможная производительность по условию выноса грунта ковшами (5):
= 60 · 0,14 · 14 · 1,24 · 0,9 / 1,3 = 100,96 м3/ч.
Площадь поперечного сечения траншеи:
= (1,2 + 2,02) (2 - 0,8) / 2 + 1,2 · 0,8 = 2,89 м2.
Максимально возможная скорость подачи:
= 100,96 / 2,89 = 34,93 м/ч.
4. Задание на расчетную работу
1. Определить техническую и эксплуатационную производительность одноковшового экскаватора (исходные данные приведены в табл. 3).
2. Определить техническую и эксплуатационную производительность, максимально возможную скорость передвижения траншейного экскаватора, разрабатывающего траншею (исходные данные приведены в табл. 4).
Вариант расчета принимается по двум последним цифрам зачетной книжки.
Таблица 3