МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Тверской государственный технический университет»
(ТвГТУ)
Б.Ф. ЗЮЗИН, А.Л. ЯБЛОНЕВ
ГОРНЫЕ МАШИНЫ
ДЛЯ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ
Учебное пособие для курсового проектирования
Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской
Федерации по образованию в области горного дела в качестве учебного
пособия для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки
(специальности) «Горное дело» (специализация «Открытые горные
работы»)
Тверь 2014

2
УДК 622.271.0025(075.8):622.331
ББК 39.9:38.623
Рецензенты:
заведующий кафедрой «Горные машины и оборудование» ФГБОУ
ВПО «Московский государственный горный университет», доктор
технических наук, профессор Кантович Л.И.;
заведующий
кафедрой
«Горные
машины»
Белорусского
национального технического университета, доктор технических наук,
профессор Березовский Н.И.
Зюзин, Б.Ф . Горные машины для открытых горных работ: учебное пособие
для курсового проектирования / Б.Ф . Зюзин, А.Л. Яблонев. Тверь:
Тверской государственный технический университет, 2014. 88 с.
Представлены чертежи и схемы основных машин и агрегатов,
занятых на открытых горных работах, приведены их сравнительные
характеристики. Материал изложен в порядке изучения курса «Горные
машины», соответствует темам лекционных и практических занятий по
программе и является дополнением к основным пособиям курса. Даны
задания и описан состав курсовой работы по теме «Статический расчет
горной машины и определение ее производительности». Приведен пример
выполнения задания по курсовой работе.
Предназначено для студентов, обучающихся по специальности
130400 Горное дело специализации «Открытые горные работы» Тверского
государственного технического университета и аспирантов.
ISBN 978-5-7995-0733-6
© Тверской государственный
технический университет, 2014
© Зюзин Б.Ф ., Яблонев А.Л. , 2014

3
1. АЛЬБОМ РИСУНКОВ И СХЕМ ГОРНЫХ МАШИН
И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ
1.1. Способы и средства разрушения горного массива
Рис. 1.1. Шнековый исполнительный орган комбайна
для выемки пластовых месторождений полезных ископаемых:
Dш – диаметр шнекового органа; В3 – ширина захвата; ш – угол подъема
винта шнека; ш – толщина лопасти шнека; 1 – труба (ступица);
2 – лобовина; 3 – резцы; 4 – винтовая лопасть; 5 – кулаки (резцедержатели)
Рис. 1.2. Конструкции наиболее распространенных режущих инструментов
очистных комбайнов и врубовых машин

4
Рис. 1.3. Резцедержатель с тангенциальным резцом Ц51КН
Рис. 1.4. Рабочие органы проходческого комбайна избирательного типа:
а – с конической коронкой; б – со сферической коронкой;
в – схемы обработки забоя

5
Рис. 1.5. Общий вид рабочего органа конической формы проходческого
комбайна: 1 – забурник; 2 – конический барабан; 3 – резцедержатель;
4 – резец; 5 – соединительная муфта
Рис. 1.6. Конструкции резцов проходческих комбайнов

6
Рис. 1.7. Буровой инструмент для резания пород ручным
колонковым сверлом: 1 – витая буровая штанга; 2 – съемный резец;
3 – сплошная буровая штанга
Рис. 1.8. Режущие долота для бурения:
а – крестовые с продувкой скважин диаметром 216...270 мм;
б – зубильные с шнековой очисткой скважин (8РД160Ш)
1
2
3
2

7
Рис. 1.9. Конструкция сменного зуба ковша экскаватора типа прямая лопата
Рис. 1.10. Ковш гидравлического экскаватора,
разгружающегося опрокидыванием

8
Рис. 1.11. Основные рабочие органы машин для земляных работ:
ножи и зубья: а – зуб; б – нож прямой (черенковый);
в – нож дисковый; г – нож чашечный (тарельчатый);
рабочие органы: 1 – комбинированный рабочий орган;
2 – лемех плоский; 3 – отвал; 4 – дисковая фреза (ротор);
5 – плоская фреза; 6 – цилиндрическая фреза; 7 – коническая фреза;
8 – скребки; 9 – многоковшовый цепной; 10 – многоковшовый роторный;
11 – ковш профильный; 12 – плуг; 13 – дренер; 14 – шнек цилиндрический;
15 – шнек конический; 16 – диск лущильный

9
Рис. 1.12. Роторные режущие исполнительные органы экскаваторов:
а – с гравитационной разгрузкой; б – с инерционной разгрузкой
и подъемом горной массы через ротор;
в – инерционный без подъема массы;
1 – рабочее колесо роторного экскаватора;
2 – приемный конвейер; 3 – кожух
Рис. 1.13. Режущий инструмент стругов
1
1
1
2
2
2
3
3
3

10
Рис. 1.14. Конвейеро-струговый агрегат для крутонаклонных пластов:
1, 2 – гидроцилиндры; 3 – направляющая
Рис. 1.15. Схема одноковшового экскаватора-струга:
Rч max, Rч min – максимальный и минимальный радиусы черпания;
Hр – высота разгрузки; Rp – радиус разгрузки

11
Рис. 1.16. Система многоковшового цепного экскаватора:
1, 2 – зоны начала и конца строгания горного массива; 3 – ходовая часть;
4 – разгрузочный конвейер
Рис. 1.17. Конструкция ковша экскаватора-драглайна:
1 – разгрузочные канаты; 2 – ковш; 3 – зубья; 4 – тяговые канаты

12
Рис. 1.18. Скреперы: а – полуприцепной; б – самоходный;
в – прицепной
Рис. 1.19. Схема рыхлителя на базе бульдозера

13
1.2. Одноковшовые экскаваторы
Рис. 1.20. Конструктивные схемы экскаваторов
типа прямая механическая лопата:
а – ЭКГ-8И и ЭКГ-6,3; б – ЭКГ-5У; в – ЭКГ-5А

14
Рис. 1.21. Конструктивные схемы экскаваторов – шагающих драглайнов
с гибкой связью ковша со стрелой:
а – ЭШ11.70; б – ЭШ100.125; в – ЭШ40.100, ЭШ30.110, ЭШ25.120

15
Рис. 1.22. Конструктивно-технологические схемы работы карьерных
гидравлических экскаваторов с жесткой связью ковша со стрелой:
а – прямая лопата; б – обратная лопата

16
Рис. 1.23. Одноковшовые экскаваторы с жесткой связью ковша со стрелой:
а – с шарнирно-рычажным рабочим органом;
б – с телескопическим рабочим органом
а
б

17
1.3. Многоковшовые экскаваторы
Рис. 1.24. Принципиальная конструктивная схема роторных экскаваторов
Донецкого машиностроительного завода
Рис. 1.25. Конструктивная схема роторного экскаватора ЭРП-2500
завода «Азовмаш»

18
Рис. 1.26. Принципиальная конструктивная схема роторных экскаваторов
8Кз(к)4000 36/3.5+УК с отдельно стоящим разгрузочным устройством
Рис. 1.27. Конструктивная схема роторного экскаватора
Новокраматорского машиностроительного завода
Рис. 1.28. Конструктивная схема роторного экскаватора
ЭРП-5250В с верхней погрузкой

19
Рис. 1.29. Конструктивная схема цепного экскаватора ES3150
на рельсовом ходу
Рис. 1.30. Конструктивная схема цепного экскаватора ERsl120
на гусеничном ходу

20
Рис. 1.31. Легкий многоковшовый траншейный цепной экскаватор
непрерывного действия на базе трактора МТЗ-82.1: а – общий вид;
б – его рабочий орган; 1 – гидравлический подъемный механизм;
2 – приводной вал; 3 – дополнительная рама рабочего органа;
4 – наклонная рама; 5 – башмак; 6 – рабочий орган (цепной бар); 7 – шнек;
8 – трехступенчатый редуктор; 9 – гидромеханический ходоуменьшитель
трактора; 10 – базовый трактор; 11 – бульдозерный отвал;
12 – ведущая звездочка; 13 – ролики; 14 – ведомая звездочка;
15 – натяжитель цепи; 16 – сменные скребки; 17–19 – сменные резцы
а
б

21
Рис. 1.32. Оборудование для рытья и ремонта водоотводных канав:
а – на базе автогрейдера; б – на базе трактора Т-150К
б
а

22
Рис. 1.33. Принципиальная конструктивная схема экскавационной машины
типа СМ фирмы «Виртген»:
1 – рабочий орган; 2 и 3 – соответственно передняя и задняя
ходовые тележки; 4 – поворотная разгрузочная консоль; 5 – рама машины
Рис. 1.34. Принципиальная конструктивная схема экскавационной машины
типа КСМ фирмы «Крупп Фордертехник»:
1 – рабочий орган; 2 – ходовая тележка; 3 – поворотная разгрузочная консоль;
4 – рама машины; 5 – опорный башмак

23
Таблица 1.1
Техническая характеристика машин фирмы «Виртген»
Показатель
Машины фирмы «Виртген»
2600SM
3000SM
3500SM
4200SM
Теоретическая производи-
тельность по разрыхленной
горной массе, м
3
/ч
560
1 000
1 500
2 100
Расчетная техническая
производительность
по плотной массе, м
3
/ч
390
720
1 050
1 500
Ширина захвата (полосы), м
2,6
3,0
3,5
4,2
Диаметр рабочего органа, м
0,95
1,27
1,40
2,1
Наибольшая высота
отрабатываемого слоя, м
0,25
0,40
0,47
0,60
Мощность привода
рабочего органа, кВт
280
280
450
550
Удельная энерговооружен-
ность при расчетной произ-
водительности, кВтч/м
3
0,72
0,39
0,43
0,37
Скорость хода при расчетной
производительности, м/мин
10,0
10,0
10,0
10,0
Масса машины, т
65
60
129
155
Таблица 1.2
Техническая характеристика машин типа «Серфис Майнер»
Показатель
Машины фирмы
«Крупп Фордертехник»
Машина германо-рос-
сийского производства
КСМ-2000
КСМ-4000
КСМ-2000К
Теоретическая производи-
тельность по разрыхленной
горной массе, м
3
/ч
2 000
4 000
2 000
Расчетная техническая
производительность
по плотной массе, м
3
/ч
1 400
2 800
1 400
Ширина захвата (полосы), м
5,6
7,1
6,0
Диаметр рабочего органа, м
3,55
3,85
4,5
Наибольшая высота
отрабатываемого слоя, м
2,50
2,75
3,00
Мощность привода
рабочего органа, кВт
370
740
1 100
Удельная энерговооружен-
ность при расчетной произ-
водительности, кВт•ч/м
3
0,26
0,26
0,79
Скорость хода при расчетной
производительности, м/мин
1,7
2,4
1,3
Масса машины, т
190
380
400

24
Таблица 1.3
Сопротивление пород копанию при их разработке
роторными экскаваторами
Группа пород
Порода
Месторождение
Удельная сила
копания KF,
МПа
Слабые
Пески, супеси, суглинки,
глины песчаные,
каолинитовые, углистые,
глинистые песчаники,
алевролиты, аргиллиты
и известняки слабые,
мергели,
глинистые сланцы,
бурые угли слабые
и средней крепости
Четвертичные
отложения всех
месторождений СНГ.
Коренные породы
Кумертауского,
Мугунского,
Харанорского,
Орловского,
Кушмурунского
и Днепровского
месторождений.
Марганцевые карьеры
Украины
До 0,7
Средней
крепости
Глинистые песчаники,
алевролиты и аргиллиты
средней крепости,
мергели,
бурые угли крепкие,
угли бурые
с промерзшим слоем
Ангренское,
Берлинское,
Харанорское,
Лучегорское,
Тигнинское
месторождения.
Канско-Ачинский
бассейн, КМА.
Бурые угли всех
месторождений СНГ
0,7–1,4
Повышенной
крепости
Глинистые песчаники,
алевролиты и аргиллиты
крепкие, каменные угли
Экибастузский бассейн
(до глубины 50 м),
Майкюбенское,
Берлинское,
Шубаркольское
месторождения.
Каменные угли всех
месторождений
1,4–2,1

25
Таблица 1.4
Техническая характеристика основных типов цепных экскаваторов,
используемых на горных предприятиях стран СНГ
Показатель
Es-400
Es-400
ERs-710 ERs-1120 Ро-800
Теоретическая произво-
дительность по разрых-
ленной массе, м
3
/ч
900
900
1400 1920/2200 1250
Высота копания, м
9
20
17,5
20–24
22
Глубина копания, м
6–8
17,5
16
17,5–22
23,5
Тип ходового
оборудования
Рельсовый
Гусеничный
Рельсовый
Мощность привода
ковшовой цепи, кВт
200
400
400
2×710
2×500
Скорость ковшовой
цепи, м/с
1,0
1,1
1,1
1,35/1,56
1,02
Вместимость ковша, м
3
0,4
0,4
0,71
1,12
0,95
Частота ссыпок, мин
-1
37,5
36,7
33,0
28,5/33,0
21,8
Общая установленная
мощность, кВт
450
700
960
2 200
1 320
Масса, т
435
800
1 000
2 300
1 100
Таблица 1.5
Техническая характеристика цепных экскаваторов фирмы «ТАКРАФ»
(Германия)
Показатель
ERs-710
ERs-1120
Es-3150
Es-3750
Теоретическая произ-
водительность по раз-
рыхленной массе, м
3
/ч
1 400
1 920/2 200
5 070
6 030
Высота копания, м
17,5
20–24
24–30
28–34
Глубина копания, м
16,0
17,5–22
23–27
27–31
Тип ходового
оборудования
Гусеничный
Рельсовый
Вылет разгрузочной
консоли, м
40
45
–
–
Мощность привода
ковшовой цепи, кВт
400
2×710
2×2 000
2×2 000
Скорость ковшовой
цепи, м/с
1,1
1,35/1,56
1,61
1,61
Частота ссыпок, мин
-1
33,0
28,5/33,0
27
27
Вместимость ковша, м
3
0,71
1,12
3,15
3,75
Масса, т
1 000
2 300
4 500
4 800

26
1.4. Бульдозеры, рыхлители
Рис. 1.35. Бульдозерно-рыхлительный агрегат ДЗ-159УХЛ
на базе трактора Т-50.01: 1 – отвал; 2 – подкос;
3 – толкающий поворотный брус; 4 – рыхлитель
Рис. 1.36. Бульдозер ДЗ-42 на базе трактора ДТ-75Б: 1– нож отвала;
2 – опорная лыжа; 3 – толкающий поворотный брус; 4 – шарнир;
5 – трактор; 6 – гидроцилиндр подъема и опускания отвала;
7 – кронштейн гидроцилиндра подъема и опускания отвала;
8 – отвал с козырьком по центру

27
Рис. 1.37. Бульдозер ДЗ-48 на базе трактора К-702: 1 – отвал с ножом;
2 – гидроцилиндр поворота отвала (изменения угла резания);
3 – толкающий подвижный брус; 4 – шарнир; 5 – трактор;
6 – балластный груз; 7 – гидроцилиндр подъема и опускания отвала
Рис. 1.38. Бульдозер-рыхлитель ДЗ-116АХЛ на базе трактора Т-10:
1 – бульдозерное оборудование; 2 – трактор; 3 – опорная рама рыхлителя;
4 – верхняя тяга; 5 – гидроцилиндр подъема и опускания рыхлителя;
6 – рабочая рама рыхлителя; 7 – жестко закрепленный сменный зуб
рыхлителя; 8 – сменный литой наконечник зуба рыхлителя
с износостойкой накладкой; 9 – нижняя рама (тяга) рыхлителя

28
Рис. 1.39. Конструктивные схемы навески рыхлительного оборудования:
а – трехзвенная; б – четырехзвенная
Рис. 1.40. Бульдозер-рыхлитель ДЗ-94С-1 на базе трактора Т-330
с гидромеханической трансмиссией и передним расположением кабины
а
б

29
Рис. 1.41. Бульдозер ДЗ-34С на базе трактора ДЭТ-250М:
1 – гидроцилиндр подъема и опускания отвала; 2 – отбойный нож;
3 – козырек; 4 – отвал с боковыми щеками; 5 – подвижный
толкающий брус; 6 – шарнир; 7 – трактор; 8 – поворотный гидроцилиндр;
9 – боковой подкос; 10 – винтовой (гидро-) раскос;
11 – боковой кронштейн
Рис. 1.42. Бульдозер ДЗ-59ХЛ на базе трактора Т-330: 1 – толкающий брус;
2 – отвал с ножом и боковыми щеками; 3 – гидроцилиндр подъема
и опускания отвала; 4 – гидроцилиндр поворота отвала; 5 – козырек отвала

30
Рис. 1.43. Машина МК-21 с поворотным отвалом на базе трактора Т-170:
1 – гидроцилиндр подъема и опускания отвала; 2 – шарнир соединения
рамы отвала с трактором; 3 – ползун; 4 – отвал; 5 – нож; 6 – рама отвала;
7 – гидроцилиндр поворота отвала; 8 – фиксирующий палец;
9 – центральный шарнир поворота отвала; 10 – передняя балка;
11, 12 – кронштейны; 13 – поворотная тумба

31
Рис. 1.44. Общий вид гусеничного бульдозера с поворотным отвалом
на базе трактора Т-10: 1 – отвал; 2 – раскос; 3 – подвижная рама;
4 – гидроцилиндр подъема и опускания отвала; 5 – базовый трактор;
6 – шарнир; 7 – кронштейн; 8 – тяга; 9 – боковая щека;
10 – центральный нож; 11 – боковой нож
Рис. 1.45. Корчеватель на базе трактора Т-10: 1 – сменные зубья; 2 – отвал;
3 – гидроцилиндр подъема и опускания; 4 – толкающая рама;
5 – базовый трактор

32
1.5. Скреперы
Рис. 1.46. Самоходный скрепер ДЗ-13 (Д-392)
на базе одноосного тягача БелАЗ-531: 1 – тягач; 2 – тяговая рама;
3 – заслонка; 4 – ковш; 5 – гидросистема; 6 – задняя стенка;
7 – пневмосистема; 8 – колесо
Рис. 1.47. Самоходный скрепер ДЗ-11П: 1 – тягач; 2 – седельно-
сцепной узел; 3 – тяговая рама; 4, 7 – гидроцилиндры; 5 – нож; 6 – ковш;
8 – заднее колесо; 9 – буфер; 10 – гидроцилиндр поворота скрепера
Рис. 1.48. Полуприцепной скрепер ДЗ-87-1А к трактору Т-150К:
1 – трактор; 2 – седельно-сцепной узел; 3 – тяговая рама;
4 – рычажный механизм управления заслонкой; 5 – ковш;
6, 7 – рычаги; 8 – кронштейн

33
Рис. 1.49. Скрепер прицепной: 1 – дышло; 2 – переднее колесо;
3 – гидроцилиндр управления ковшом; 4 – передняя заслонка; 5 – нож;
6 – ковш; 7 – задняя стенка; 8 – заднее колесо; 9 – буфер;
10 – гидроцилиндр перемещения задней стенки;
11 – гидроцилиндр управления передней заслонкой; 12 – боковой нож;
13 – балка; 14 – передняя ось
Рис. 1.50. Прицепной скрепер с гидравлическим управлением:
1 – тягач; 2 – сцепка; 3 – дышло; 4 – передняя рама; 5 – гидроцилиндры
подъема ковша; 6 – заслонка; 7 – гидроцилиндр заслонки;
8 – ковш с рамой; 9 – задняя стенка; 10 – буфер;
11 – гидроцилиндр задней стенки; 12 – боковые и передние ножи;
13 – шаровой шарнир; 14 – поддерживающий ролик; 15 – хвостовик;
16 – направляющий ролик; 17 – проушина хвостовика

34
Рис. 1.51. Схема работы скрепера с принудительной выгрузкой:
а – транспортное положение; б – заполнение ковша;
в – высыпание грунта
Рис. 1.52. Схема работы скрепера со свободной выгрузкой:
a – транспортное положение; б – заполнение ковша;
в – выгрузка ковша
а
б
в
а
б
в

35
Рис. 1.53. Схема самоходного скрепера:
1 – тягач; 2 – передняя балка с рамой; 3 – гидроцилиндр
управления ковшом; 4 – гидроцилиндр управления заслонкой;
5 – задняя стенка; 6 – гидроцилиндр перемещения задней стенки;
7 – буфер; 8 – шарнир поворота ковша; 9 – днище; 10 – нож;
11 – стружка грунта; 12 – седельно-сцепной узел
Рис. 1.54. Прицепной скрепер с элеваторной загрузкой
и свободной выгрузкой грунта: 1 – тягач; 2 – сцепное устройство;
3 – дышло; 4 – тяговая рама; 5 – гидроцилиндр; 6 – очистной механизм;
7 – элеватор; 8 – ковш; 9 – рама; 10 – колеса

36
Рис. 1.55. Примерное распределение нагрузки
от веса по осям для различных типов скреперов:
а – прицепные пассивные двухосные к гусеничному тягачу;
б – прицепные пассивные одноосные к гусеничному тягачу;
в – прицепные пассивные двухосные к полноприводному
двухосному колесному трактору;
г – полуприцепные к полноприводному двухосному колесному трактору;
д – самоходные с передним ведущим мостом;
е – самоходные полноприводные

37
1.6. Грейдеры
Рис. 1.56. Прицепной грейдер ДЗ-1: 1 – отвал; 2 – заднее колесо;
3 – сиденье машиниста; 4 – механизм управления
задними колесами грейдера; 5 – механизм подъема и опускания отвала;
6 – механизм управления передними колесами грейдера;
7 – основная рама; 8 – переднее колесо; 9 – дышло; 10 – сцепка;
11 – тяговая рама; 12 – поворотный круг
Рис. 1.57. Автогрейдер ДЗ-148: 1 – подмоторная рама; 2 – двигатель;
3 – кабина; 4, 5 – гидроцилиндры; 6 – основная (хребтовая) рама;
7 – тяги подъема и опускания бульдозерного отвала;
8 – бульдозерный отвал; 9 – передний мост с колесами; 10 – тяговая рама;
11 – поворотный круг; 12 – грейдерный отвал; 13 – гидроцилиндр поворота
грейдерного отвала; 14 – коробка перемены передач;
15 – карданная передача; 16 – задний мост

38
Рис. 1.58. Полуприцепной грейдер-элеватор: 1 – основная рама;
2 – тягово-сцепное устройство; 3 – колеса; 4 – дисковый нож; 5 – конвейер;
6, 7 – гидроцилиндры; 8 – двигатель; 9 – стояночная опора

39
Рис. 1.59. Кинематическая схема механической трансмиссии
легкого автогрейдера: 1 – двигатель; 2 – главная муфта сцепления;
3, 5 – карданно-телескопические валы; 4 – коробка перемены передач;
6 – главная передача; 7 – заднее ведущее колесо;
8 – бортовой редуктор (конечная передача)

40
Рис. 1.60. Гидравлическая схема легкого грейдера: 1 – бак; 2 – фильтр;
3, 4 – шестеренчатые гидронасосы; 5 – предохранительный клапан;
6 – гидроцилиндр изменения угла резания (поворота отвала
в вертикальной плоскости); 7 – реверсивный золотник
управления отвалом; 8 – гидромаятник изменения углов установки
передних колес; 9 – гидрораспределитель рулевого управления;
10, 17 – блоки гидрораспределителей; 11, 16 – гидроцилиндры подъема
и опускания отвала; 12 – гидроцилиндр поворота передних колес;
13 – гидромотор; 14 – гидроцилиндр выдвижения отвала;
15 – гидроцилиндр бульдозерного оборудования

41
1.7. Планировщики
Рис. 1.61. Планировщик ДЗ-602А с удлиненной базой:
1 – гидроцилиндр плужков; 2 – рама передней опоры;
3 – гидроцилиндр передней опоры; 4 – стойка; 5 – тяга; 6 – рама;
7 – домкрат; 8 – ковш; 9 – шланги гидроцилиндров;
10 – гидроцилиндр управления задней опорой; 11 – рама задней опоры;
12 – опора плужков; 13 – плужки; 14 – отвал; 15 – нож отвала;
16 – щеки ковша; 17 – запасной нож
Рис. 1.62. Планировщик ДЗ-602А в транспортном положении

42
Рис. 1.63. Передняя опора планировщика ДЗ-602А:
1– гидроцилиндр плужков; 2 – дышло; 3 – гидроцилиндр передней опоры;
4–рама;5–стойка;6–тяга;7–домкрат;8–плужки
Рис. 1.64. Планировщик полуприцепной ПЛ-5 с фотоприемником:
1 – рама; 2 – рыхлитель (на рисунке – в транспортном положении);
3 – ковш; 4 – фотоприемник; 5 – гидроцилиндр подъема
и опускания ковша; 6 – задняя рама с колесным ходом

43
Рис. 1.65. Система «Стабилаплан-10»: 1 – пульт управления;
2 – блок управления; 3 – батареи аккумуляторные;
4 – гидрораспределитель; 5 – датчик угловой установки; 6 – скрепер;
7 – гидроцилиндр управления ковшом скрепера
Рис. 1.66. Система автоматического управления «Комбиплан-1 -Л»:
1 – пульт управления; 2 – блок перегрузки; 3 – гидрораспределитель;
4, 6 – датчики угловой установки; 5 – гидронасос; 7 – регулятор высоты
фотоприемного приспособления; 8 – фотоприемное приспособление;
9 – лазерный излучатель; 10 – тренога; 11 – батарея аккумуляторная

44
1.8. Одноковшовые погрузчики
Рис. 1.67. Погрузочный кран КПТ-1: 1 – гусеничный ход; 2 – двигатель;
3 – стрела; 4 – крюковая подвеска
Рис. 1.68. Тракторный погрузчик МТТ-12: 1 – стрела; 2 – колонна;
3 – механизм поворота колонны; 4 – грейфер; 5 – бульдозерный отвал;
6 – базовый трактор; 7 – металлоконструкция

45
а
б
Рис. 1.69. Погрузочное оборудование погрузчика «Амкодор»:
а – общий вид погрузочного оборудования; б – кинематическая схема
погрузочного оборудования; 1 – стрела; 2 – гидроцилиндр подъема
и опускания стрелы; 3 – задняя челюсть ковша; 4 – передняя челюсть
ковша; 5 – двуплечий рычаг; 6 – тяга; 7 – дополнительная тяга;
8 – гидроцилиндр поворота челюсти

46
а
б
Рис. 1.70. Погрузочное оборудование фронтального погрузчика:
а – общий вид погрузочного оборудования; б – кинематическая схема
погрузочного оборудования; 1 – базовое шасси; 2 – стрела;
3 – гидроцилиндр подъема и опускания стрелы; 4 – задняя челюсть ковша;
5 – передняя челюсть ковша; 6 – гидроцилиндр поворота задней челюсти;
7 – двуплечий рычаг; 8 – тяга; 9 – дополнительная тяга;
10, 11 – шарниры; 12 – тяга
7

47
Рис. 1.71. Колесный погрузчик ДЗ-133 со сменным навесным
бульдозерным оборудованием: 1 – бульдозерное оборудование;
2 – ковш погрузчика; 3 – стрела погрузчика; 4 – трактор типа МТЗ-82.1;
5 – заднее навесное устройство; 6 – задние колеса
Рис. 1.72. Технологическая схема открытой разработки
угольных месторождений с применением драглайна
и погрузчика в качестве погрузочного оборудования:
1 – драглайн; 2 – углевоз; 3 – погрузчик; 4 – колесный бульдозер

48
Таблица 1.6
Производительность карьерных погрузчиков за 8-часовую смену
при погрузке в автосамосвалы разрыхленной породы (м
3
)
Петрографическая
характеристика
горных пород
Средний размер
куска dср, мм
Вместимость ковша с «шапкой», м
3
4,6 – 5,4
7,5 – 9,2
Песок, гравий и их смеси, щебень
–
2 060–2 630
2 710–3 190
Известняк, известняк
с прослойками доломитов
и кремнистых включений,
плагиограниты, диоритпорфиры,
серпентиниты; туфобрекчии,
конгломераты, песчаники
с включениями раковин
и их обломков, перидотиты,
рисчорриты, уртиты, ювиты,
брекчии кварцевых порфиров,
габбродиориты, кварцевые
порфиры, диориты, песчаники
с прослоями элевролитов
и кремнистых сланцев,
кварцтурмалиновые
и кварцевые породы
До 100
1 900–2 430
–
100–200
1 640–2 090
2 530–2 970
200–300
1 160–1 470
2 020–2 370
300–400
1 020–1 290
1 780–2 080
400–500
–
1 670–1 950
500–600
–
1 590–1 860
600–700
–
1 550–1 810
700–800
–
1 510–1 770

49
Рис. 1.73. Универсальный малогабаритный фронтальный погрузчик
Рис. 1.74. Сменное рабочее оборудование погрузчика: 1, 2 – основной
и двухчелюстной ковши; 3 – приводная щетка; 4 – канавокопатель;
5, 9, 12, 15 – ковши без зубьев, для легких материалов, решетчатый
и с зубьями; 6 – вилы с механическим захватом; 7, 8 – дренажные ковши;
10 – отвал; 11 – оборудование «обратная лопата»; 13 – вильчатый штабелер;
14 – буровое оборудование; 16 – рыхлитель; 17 – грейферное оборудование

50
1.9. Внутрикарьерное механическое дробление
Рис. 1.75. Технологические схемы разработки скальных пород и руд
с применением погрузчиков в качестве погрузочно-транспортного
оборудования для их доставки: а – к рудоспуску;
б – перегрузочной площадке; в – стационарной дробилке;
г – передвижной дробилке; 1 – буровой станок; 2 – погрузчик; 3 – рудоспуск;
4 – железнодорожный состав; 5 – думпкар; 6 – стационарная
дробильная установка; 7 – передвижной (самоходный) дробильный агрегат

51
Таблица 1.7
Техническая характеристика отдельных типов дробилок,
применяемых для стационарных установок
Параметр
Дробилки заводов России
Дробилки инофирм
УЗТМ
Волгоцеммаш
НКМЗ США
Германия
Велико-
брита-
ния
Тип
дробилки
Конусная
ККД-
1 500×180
Щеко-
вая ЩДП
15×21
Щеко-
вая
ЩДП
21×25
Конусно-
валковая
КВКД
1 200×200
Конус-
ная
Конус-
ная
Щеко-
вая
Щеко-
вая
Производи-
тельность,
м
3
/ч
2 300
550
800
2500 2850 2350 600 1000
Ширина
приемного
отверстия,
мм
1 500
1500 2100 1450 1525 1830 1700 1670
Крупность
продуктов
дробления,
мм
До 360
До 500 До 400
До 300
До 400 До 350
Масса
дробилки, т
420
260
470
340
580 585 294
177
Место
установки
ГОКи
Кривого
Рога
Олене-
горский,
Ковдор-
ский
ГОКи
Проект
разреза
Бачат-
ский
СевГОК,
Навоий-
ский
ГМК
Нет данных
Примечание: КВКД – конусно-валковая дробилка крупного дробления; ГОК – горно-
обогатительный комбинат; ГМК – горно-металлургический комбинат.
Таблица 1.8
Техническая характеристика конусно-валковых дробилок крупного дробления
Параметр
КВКД-1450/180
КВКД-1800/250
Производительность, м
3
/ч
2 000
3 000
Размер приемного отверстия дробилки,
мм
14502200
18003200
Ширина разгрузочной щели, мм
180
250
Крепость дробимых пород
(по шкале профессора
М.М. Протодьяконова)
До 20
До 20
Мощность привода дробилки, кВт
500
500
Масса дробилки, т
340
600

52
Рис. 1.76. Принципиальная конструктивная схема
конусно-валковой дробилки крупного дробления (КВКД):
1 – наружная чаша; 2 – внутренний конус; 3 – сферический шарнир;
4 – привод дробилки

53
Рис. 1.77. Принципиальная конструктивная схема роторной дробилки
попутного вращения: 1 – дробящий ротор; 2 – привод дробилки;
3 – пункт для регулировки щели
Рис. 1.78. Принципиальная конструктивная схема роторной дробилки
встречного вращения в комплекте с дисковым грохотом-питателем:
1 – дробящий ротор; 2 – дисковый грохот-питатель

Таблица 1.9
Техническая характеристика самоходных дробильных агрегатов
Показатель
Агрегаты заводов СНГ
Агрегаты Германии
Ижорский
Донецкий
машино-
строительный
ДонНИГРИ
Ново-
Краматорский
«Везерхютте» «Крупп»
«Оренштейн-
Коппель»
Тип
агрегата
СДА-
1000*
СДА-3
АД-2*
ДПА-
2000
СДПА-
2000
–
–
–
–
–
Производи-
тельность,
м
3
/ч
500
500
325
2 000–
2 500
2000 1350 1500
1 500
1 650
2 500
Тип
дробилки
Роторная
ДРК-
20×16
Щековая
ЩДП-12×15
Роторная
ДРК-20×16
Конусно-
валковая
1 200/200
Ротор-
ная
Конусная
Роторная
Ширина
приемного
отверстия,
мм
400
200
400
1 450
2000 1370 1370
1 070
1 880
Нет данных
Крупность
продуктов
дробления,
мм
0–300
0–400
0–300
Тип
ходового
оборудо-
вания
Гусеничный
Шагающий
Пневмо-
колесный
Шагающий Гусеничный
Масса
агрегата, т
520
720
185
1 600
1500 850 1100
760
1 050
Нет
данных
Примечание: – опытно-промышленные образцы.
5
4

Рис. 1.79. Конструктивная схема
самоходного дробильно-перегрузочного агрегата СДПА-2000:
1 – приемный бункер; 2 – пластинчатый питатель; 3 – ленточный конвейер;
4 – дробилка типа ДРКГ; 5 – разгрузочная консоль
Рис. 1.80. Конструктивная схема
передвижной дробильно-перегрузочной установки ДПУ-2500Р:
1 – приемный бункер; 2 – пластинчатый питатель; 3 – дробилка типа ДРКГ
55

56
Таблица 1.10
Техническая характеристика передвижных дробильных установок
фирмы «Крупп»
Показа-
тель
Годы выпуска и место установки
1981
Южная
Африка
1984
Таи-
ланд
1984
Кана-
да
1986
Авст-
ралия
1987
Канада
1989
Авст-
ралия
1988
США
1989
Чили
1988
США
1990
Чили
Производи-
тельность
по массе,
т/ч
6000 3600 3600 6000 6600 3300 6700 9600 4500 5000
Объемная
производи-
тельность,
м
3
/ч
3000 1800 1800 3000 3300 1650 3350 4800 2250 2500
Тип
горных
пород
Вы-
ветрен-
ные
скаль-
ные
породы
Вскры-
шные
по-
роды
Мед-
ная
руда
Же-
лез-
ная
руда
Мед-
ная
руда
Же-
лез-
ная
руда
Медная
руда
Золо-
тая
руда
Мед-
ная
руда
Тип
дробилки
Конус-
ная
Двух-
валко-
вая
Ко-
нус-
ная
Ро-
тор-
ная
Конусная
Мощность
привода
дробилки,
кВт
2×450 2×400 370 300 515 185 515 900 515 260
Максималь
ный размер
кусков, мм
2000 1500 1500 1500 2000 1200 2000 1800 2000 1000
Крупность
дробленой
горной
массы, мм
0–250 0–400 0–200 0–300 0–300 0–200 0–300 0–350 0–300 0–300
Вмести-
мость
нако-
питель-
ного
бункера, м
3
170
150 180 750 340 185 400 400 400 200
Масса
установки,
т
2390 430 900 1100 1450 780 1450 2500 1450 550

57
Таблица 1.11
Техническая характеристика передвижных
дробильно-перегрузочных установок Ново-Краматорского машзавода
Показатели
Типоразмер установки
ДПУ-2000К
ДПУ-2500Р
Тип дробилки
Конусно-валковая КВКД
Роторная ДРКГ
Расчетная производительность, м
3
/ч
2 000
2 500
Размеры
приемного
отверстия
дробилки, мм
1 450×2 200
2 000×2 200
Крупность дробленой горной массы,
мм
360
300
Крепость дробимых пород
До 20
До 10
Мощность привода дробилки, кВт
500
500
Вместимость приемного бункера, м
3
160
160
Масса установки, т
1 100
1 040
Передвижные комплексы
ПДПК-600
ПДПК-2000
Дробильный модуль
Дробилка
СМД–117
(ВНИПИ – Рудмаш)
ККД–1500/180
(АО Уралмаш)
Ширина приемной щели, мм
1 500
1 500
Ширина выходного отверстия, мм
180
200
Наибольший размер кусков
питания, мм
1 300
1 200
Производительность, м
3
/ч (т/ч)
600 (1 200)
2 000 (4 000)
Мощность привода, кВт
Нет данных
400
Габариты дробильного модуля, м
13,09,011,0
20,516,513,5
Масса в рабочем состоянии, т
Нет данных
410
Консольный кран на платформе
Грузоподъемность, т
Нет данных
80
Вылет стрелы, м
Нет данных
16,5
Масса, т
Нет данных
120
Модуль бункера
Вместимость, м
3
130
1 000
Габариты, м
129,5
16166
Масса, т
Нет данных
400
Модуль переносного пластинчатого питателя
Ширина полотна питателя, м
2,4
2,4
Производительность, м
3
/ч (т/ч)
600 (1 200)
2 000 (4 000)
Длина, м
15
20,5
Гол наклона питателя, градус
Нет данных
12
Скорость полотна питателя, м/с
Нет данных
0,2
Масса, т
Нет данных
180–200
Мощность привода, кВт
150
150

58
2. КУРСОВАЯ РАБОТА
«СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГОРНОЙ МАШИНЫ
И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ»
2.1. Содержание и оформление курсовой работы
Курсовая работа «Статический расчет горной машины и определение
ее производительности» входит в программу курса «Горные машины для
открытых горных работ» специальности 130400 Горное дело
специализации «Открытые горные работы» Тверского государственного
технического университета.
Цель работы: на примере горной машины – гусеничного
одноковшового экскаватора – освоить методику статического расчета
и определения производительности машины.
Номер варианта задания обучающиеся получают у преподавателя.
Все данные для расчетов по вариантам содержатся в разделе «Варианты
заданий на курсовую работу», из них вначале пояснительной записки
формируется раздел «Задание на курсовую работу».
В ходе курсовой работы устанавливаются: положение центра
тяжести; положение центра давления (с проверкой расчетов); среднее
давление; краевые давления; просадка под крайними точками гусениц;
параметры ядра сечения (области, при расположении центра давления в
которой машина считается проходимой и устойчивой); теоретическая,
техническая, сменная эксплуатационная и годовая производительность
экскаватора. В конце работы делаются выводы, в которых перечисляются
все полученные результаты.
Расчеты должны сопровождаться рисунками: силовая схема одно-
ковшового экскаватора, совершающего копание, с обозначением и
указанием точек приложения внешней силы и весов всех составляющих ее
узлов (две проекции); рисунок, необходимый для пояснения расчетов при
определении центра тяжести и центра давления с указанием и
обозначением сил и координат точек их приложения (д ве проекции); схема
гусеничного хода с отмеченными точками, для которых рассчитаны
краевые давления и параметры ядра сечения (одна проекция). Все рисунки
делаются с применением любого графического редактора в масштабе. В
работе должны присутствовать две таблицы: «Задание на курсовую
работу» и «Расчет центра давления». Все расчеты, рисунки и таблицы
включаются в пояснительную записку.
Форматирование пояснительной записки осуществляется с соблюде-
нием следующих правил: формат бумаги – А4; редактор текста –
Word-2003 и выше; шрифт Times New Roman, 14 кегль; межстрочный
интервал – полуторный; абзацный отступ 1,25 см; выравнивание
по ширине; ориентация книжная; поля: левое – 30 мм, правое – 15 мм,

59
нижнее – 20 мм, верхнее – 20 мм. Таблицы оформляют с выравниванием
по центру, допуская более мелкие шрифт и межстрочный интервал. Номер
таблицы указывается над ее правым верхним углом, название – по центру.
Подрисуночные подписи ставятся внизу с выравниванием по центру.
Формулы должны быть выполнены с помощью встроенного в Word
редактора. Номер страницы проставляется сверху по центру. На первой
странице номер не ставится. Ссылки на используемую литературу даются
цифрами в тексте в квадратных скобках. Ссылки на таблицы и рисунки –
в тексте перед соответствующими рисунками и таблицами.
2.2. Краткая теория к статическому расчету горной машины
и определению ее производительности
Любая машина, в том числе горная, состоит из отдельных узлов,
имеющих свои собственные веса. Силы веса узлов приложены в центрах
их тяжести. Так, например, бульдозер-рыхлитель ДЗ-94С-1, изображенный
на рис. 2.1, состоит из двигателя, гусеничного хода, кабины с органами
управления и различными системами, бульдозерного отвала и
рыхлительного агрегата. Веса этих узлов (G1, G2, G3, G4, G5) приложены
соответственно в точках 1 (X1; Y1; Z1), 2 (X2; Y2; Z2), 3 (X3; Y3; Z3),
4 (X4; Y4; Z4), 5 (X5; Y5; Z5).
Рис. 2.1. Схема к определению центра тяжести машины
Z
X
G1
G2
G4
G3
G5
1
5
2
3
4
Gм
С
O
D
Rz

60
Общий вес машины Gм, уравновешенный реакцией грунта Rz,
определяется как сумма весов узлов, составляющих машину:
.
(2.1)
Точка приложения силы веса машины является центром тяжести машины.
Таким образом, центр тяжести машины – это точка приложения равно-
действующей силы веса машины. Координаты центра тяжести С (Xc; Yc; Zc)
удобно вычислять из таблицы, заполненной на основании известных из
задания данных, форма которой представлена ниже (табл. 2.1) [10].
Таблица 2.1
Задание на курсовую работу
No п/п
Наименование узла,
фактора
Вес узла Gi,
сила F, кН
Координаты точки
приложения силы, м
Xi
Yi
Zi
1
2
3
4
5
6
После заполнения табл. 2.1 координаты С центра тяжести, м [11]:
,
(2.2)
,
(2.3)
,
(2.4)
где Gi – веса отдельных узлов; Xi, Yi, Zi – координаты точек приложения
сил веса узлов машины; Gм – общий вес машины.
Центр тяжести машины (точка С) отмечается на рисунке (рис. 2.1) по
вычисленным координатам, из него вертикально вниз прикладывается сила
веса машины Gм.
По ходу выполнения курсовой работы и составления расчетных схем
следует сделать два замечания.
1. Начало координат необходимо всегда размещать в центре
симметрии опорной поверхности машины. При составлении расчетных
схем следует придерживаться «правой» системы координат: ось OX –
в опорной плоскости вдоль продольной оси машины, вправо; ось OY –
в опорной плоскости перпендикулярно продольной оси машины, вперед;
ось OZ – перпендикулярно опорной плоскости машины, вверх.
2. На расчетной схеме машины, находящейся в равновесии,
не должно быть ничем не уравновешенных сил и моментов. Сила не может

61
существовать без равной ей силы реакции. При отбрасывании «связи»
следует заменить ее действие на машину эквивалентными силой или
моментом.
Центром давления называют точку пересечения равнодействующей
сил реакции грунта, или главного вектора внешних сил, действующих на
машину, с плоскостью опорной поверхности машины.
Если на машину не действуют никакие другие силы, кроме сил
тяжести, то вес машины Gм является главным вектором всех внешних
сил Q, а центр тяжести – точкой приложения этого вектора. При этом если
машина находится на горизонтальной поверхности, то центр давления
(точка D) оказывается расположенным точно под центром тяжести
(см. рис. 2.1), а координаты центра давления по осям ОХ и ОY (ex и ey)
совпадают с координатами центра тяжести. Координата центра давления
по оси OZ в любом случае равна нулю по определению центра давления.
Если поверхность грунта имеет уклон, а на машину снова
не действуют никакие внешние силы, кроме сил веса, то координа ты
центра давления могут быть определены из простых геометрических
соотношений (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Схема к определению центра давления гусеничной машины
на наклонной плоскости
Сила веса машины Gм является главным вектором внешних сил Q
и уравновешивается силой реакции грунта R. При проецировании этих сил
на координатные оси получаются силы Gмx и Gмz, уравновешенные
силами Rx и Rz (рис. 2.3).
Z
X
Gм
С
D
O
ex
Xc
Z
c
α
R

62
Рис. 2.3. Проецирование действующих сил веса машины
и реакции грунта на координатные оси ОX и ОZ
Силы веса машины и реакции грунта равны по величине, но
противоположно направлены:
;
(2.5)
;
(2.6)
.
(2.7)
Следует отметить, что именно проекции сил на ось OZ, т. е . Gмz, и,
соответственно, Rz,
влияют на величину нормального давления,
оказываемого машиной на грунт, а точка их приложения (центр давления),
определяет характер распределения давления .
Сложнее случай, когда кроме силы веса на машину еще действует
комплекс внешних сил. Например, при работе бульдозера возникает сила
сопротивления движению отвала, при работе экска ватора – сила
сопротивления грунта копанию и т. д. Бульдозер, двигающийся по
наклонной плоскости и совершающий работу по разравниванию грунта ,
изображен на рис. 2.4 . Кроме силы веса Gм на бульдозер действует сила
сопротивления резанию грунта F. В результате линия действия главного
вектора внешних сил Q, уравновешенного реакцией грунта R, пересекается
с опорной поверхностью совсем в другом месте, чем на рис. 2.2. Расчет
координат центра давления в этом случае вытекает из положения:
необходимым и достаточным условием равновесия твердого тела являются
равенство нулю суммы проекций всех сил, действующих на тело на оси
прямоугольной системы координат, и равенство нулю суммы моментов
всех сил относительно этих осей. Равенство нулю проекций сил на ось OZ
выглядит так [10]:
,
(2.8)
откуда аналогично (2.6)
.
(2.9)
Gм
Gмx
Gмz
Rz
Rx
R
X
Z
O
C
D
α

63
Рис. 2.4. Бульдозер, двигающийся по наклонной плоскости
с приложенной внешней силой
Условие равенства нулю суммы моментов всех сил относительно
осей OX и OY [10]:
,
(2.10)
.
(2.11)
Выражая моменты внешних сил относительно осей mx(Qi) и my(Qi), а
также моменты равнодействующей силы реакции забоя mx(Ri) и my(Ri)
через проекции сил на оси координат и координаты точек приложения сил
(рис. 2.5), уравнения (2.10)–(2.11) приобретут вид [10]
,
(2.12)
,
(2.13)
где Qxi, Qyi, Qzi – проекции отдельной внешней силы на оси OX, OY, OZ
соответственно; Xi, Yi, Zi – координаты точки приложения отдельной
внешней силы; ex и ey – координаты центра давления.
Решение уравнений (2.12)–(2.13) с использованием (2.9) дает
возможность определить координаты центра давления ex и ey [10]:
,
(2.14)
.
(2.15)
F
Z
X
O
Gм
R
Q
С
ex
D

64
Рис. 2.5. Схема к определению координат центра давления
При наличии нескольких внешних сил целесообразно вычисление
координат центра давления выполнять в табличной форме (табл. 2.2).
Строк с внешними силами может быть несколько [10].
Полученные в результате расчета знаки координат центра давления
указывают соответствующий квадрант системы координат, в котором
расположен центр давления машины.
Проверка вычисленных табличным методом координат центра
давления может осуществляться составлением уравнений статики при
равенстве нулю моментов сил относительно осей OX и OY (2.10)–(2.11) по
предварительно составленной расчетной схеме, в которой вес машины и
все внешние силы уравновешиваются силой реакции грунта, проходящей
через центр давления. Момент считается положительным, если он вращает
систему против часовой стрелки. Значения сил и плечи моментов
подставляются в уравнения «по модулю», т. е . с положительными знаками.
Среднее давление, оказываемое гусеничной машиной на грунт [8]:
,
(2.16)
где L – длина опорной поверхности гусениц, м; b – ширина гусеницы, м.
X
Y
O
Z
ey
ex
R
Rz
Qz
Ry
Rx
Q
Xi
Yi
Zi
Qzi
Qxi
Qyi
D
K

65
Таблица 2.2
Вычисление координат центра давления горной машины
Наименование
силы
Проекции силы
на оси координат,
кН
Координаты точек
приложения
силы, м
QxiZi,
кНм
QyiZi,
кНм
QziXi,
кНм
QziYi,
кНм
Qxi
Qyi Qzi
Xi
Yi
Zi
Сила F
(внешняя)
Сила Gм веса
машины
Итого
Дальнейший расчет краевых давлений и просадки под гусеницами
машины строится из допущения, что грунт под машиной ведет себя как
модель упруго-пластичного полупространства Э. Винклера, обладая
свойством упругости. Ряд упрощений, принимаемых при этом, сводится к
следующим [11]:
1. Давление в данной точке зависит от деформации грунта только
в данной точке.
2. Деформация грунта в данной точке пропорциональна создаваемым
напряжениям.
Для основания Э. Винклера характерен закон о пропорциональности
давления P, кПа, в любой точке под штампом величине погружения
штампа в грунт (просадке) h, м. В качестве коэффициента
пропорциональности выступает коэффициент упругости грунта К, кН/м
3
:
.
(2.17)
Решение задачи по нахождению краевых давлений невозможно без
учета характера подвески машины, так как последняя оказывает
значительное воздействие на перераспределение давления под машиной.
В горной, как и во многих других отраслях промышленности, наиболее
широко
распространены
двухгусеничные
ходовые
устройства
с четырехточечной жесткой подвеской. Для такого типа подвески машины
и упругопластичного грунта справедливы уравнения, описывающие
давление под четырьмя крайними точками опорной поверхности гусениц
с учетом поперечной базы (колеи) машины B [10]:
,
(2.18)
,
(2.19)
,
(2.20)

66
.
(2.21)
Для проверки условия обеспечения проходимости все четыре
полученные значения краевого давления сравниваются с допускаемым для
данного грунта Рд:
.
(2.22)
Если допускаемое давление во всех точках больше – значит, условия
проходимости обеспечиваются. Если допускаемое давление оказывается
меньше краевого хотя бы в одной точке – условия проходимости не
обеспечиваются, необходимо путем перекомпоновки машины изменить
положение центра давления или увеличить площадь ее опорной
поверхности. Если же в ходе расчетов какое-либо краевое давление
получается отрицательным, то это значит, что рассчитываемая точка
опорной поверхности гусеницы приподнята над грунтом, опора
отсутствует, и можно сделать вывод о потере устойчивости.
Зона, в области которой должен располагаться центр давления
машины при условии, что ее положение является устойчивым и где
значения краевого давления не превышают допускаемого, называется
ядром сечения [9]. Для машины с четырехточечной подвеской форма этой
области – ромб с центром симметрии в начале координат (рис. 2.6).
Рис. 2.6. Форма ядра сечения двухгусеничной машины
с четырехточечным опиранием
X
Y
O
b
B
А
С
3
2
4
1
L

67
Параметры ромба А и С [10]:
,
(2.23)
.
(2.24)
Ядро сечения вычерчивается в масштабе на виде сверху ходового
устройства, на чертеже точками отмечаются вычисленные центр тяжести С
и центр давления D, показываются координаты этих точек. По взаимному
расположению центра давления и ядра сечения делается вывод об
устойчивости и проходимости машины.
Различают
теоретическую
(паспортную),
техническую,
эксплуатационную и годовую производительность экскаватора.
Теоретическая производительность экскаватора (Qтеор) – количество
горной массы (в тоннах или кубических метрах), которое может быть
переработано в единицу времени (обычно за час) при непрерывной его
работе. При этом удельное сопротивление породы копанию kэ принимают
максимально допустимое по паспорту машины; коэффициенты наполнения
ковша kн и разрыхления породы kр – равными единице; угол поворота на
разгрузку у карьерного экскаватора – 90°, драглайна – 135°; высоту
черпания ковша – на уровне напорного вала рукояти; скорости рабочих
движений устанавливаются номинальными (по паспорту) [8].
,
(2.25)
где V – емкость установленного на экскаваторе ковша (стандартного или
сменного), м
3
; t – продолжительность цикла работы машины, с
(указывается в технической характеристике экскаватора для угла поворота
стрелы на разгрузку, равного 90°).
Для углов поворота, отличных от 90°, время цикла умножают на
коэффициент корректировки kу (табл. 2.3).
Таблица 2.3
Коэффициенты корректировки времени цикла
по углам поворота стрелы экскаватора при разгрузке
Угол поворота стрелы
экскаватора на разгрузку
45о 60
о
75о 90
о
120о 150о 180о
kу
1,26 1,16 1,07 1,0 0,88 0,79 0,71
Величина угла поворота на разгрузку зависит от схемы движения
транспорта, обслуживающего экскаватор в карьере. Так, при
расположении автотранспорта для погрузки во время проходки траншеи
(при вскрытии карьера) этот угол составляет около 180°, а при отработке
забоя и сквозном движении транспорта – 90°.
Теоретическая производительность для данного экскаватора – всегда
величина постоянная, и повысить ее можно только путем внесения

68
усовершенствований в его конструкцию. Эта производительность
указывается в паспорте машины, и по ней можно сравнивать различные
экскаваторы, оценивать их совершенство.
Техническая производительность (Qтех)
–
это максимальная
производительность данного экскаватора по рыхлой массе при его
непрерывной работе в данном забое с конкретными физико-
механическими свойствами за единицу времени, м
3
/ч. Она рассчитывается
с учетом категории породы, коэффициентов разрыхления горной массы и
наполнения ковша, а также перерывов в работе, неизбежных для машины
(например, времени передвижения экскаватора по забою до следующего
места стоянки) [8].
,
(2.26)
где tр – продолжительность непрерывной работы экскаватора с одного
места стоянки в течение часа или смены (для приближенных расчетов
tр = 45...50 мин); tп – длительность перемещения (или перемещений)
экскаватора по забою в течение часа работы машины, tп = 10...15 мин;
kэ – коэффициент экскавации:
,
(2.27)
где kн – коэффициент наполнения ковша, равный отношению объема
разрыхленной горной массы в ковше к паспортной емкости ковша,
kн = 1,2...1,5; kр
–
коэффициент разрыхления
горной массы,
характеризующийся отношением объема грунта в разрыхленном
состоянии к объему того же грунта в плотном теле (целике).
Сравнивая
техническую
производительность
экскаваторов,
рассчитанную для одинаковых условий, можно выбрать машину, которая
лучше подходит для данных условий.
Эксплуатационная производительность (Qэ) – это действительный
объем горной массы, переработанный экскаватором за определенный
период эксплуатации, измеряемый в кубометрах горной массы . Она
рассчитывается с учетом конкретных горнотехнических условий карьера,
неизбежных организационных и технологических простоев, связанных с
приемкой смены и осмотром машины, смазкой, подачей транспорта и др.:
,
(2.28)
где Т – продолжительность смены, ч; kис – коэффициент использования
экскаватора за время работы. Для экскаваторов, работающих с погрузкой
в самосвалы, на конвейер и в отвал kис = 0,8...0,9, при погрузке
в железнодорожные вагоны kис = 0,55...0,8 [8].

69
Для повышения производительности можно увеличивать величину
емкости ковша и коэффициента его наполнения до максимально
допустимых значений kис как для стандартного, так и для сменных ковшей
различной емкости.
Необходимо учитывать, что можно получить максимальную
производительность и при меньшей емкости ковша, но с большей
величиной коэффициента его наполнения.
Одним из критериев, определяющих максимальное значение
коэффициента наполнения ковша, является соответствие потребляемы х
средневзвешенных мощностей приводов экскаватора установленным
паспортным значениям мощностей этих узлов.
Эксплуатационная производительность всегда меньше технической.
Она может быть сменной, месячной и годовой (в последнем случае
учитываются потери времени на профилактические осмотры, текущие и
капитальные ремонты).
Годовая производительность
Qг
–
объем переработанной
экскаватором горной породы в год, м
3
/год:
,
(2.29)
где Тг – число рабочих смен в году (при односменной работе принимается
равным числу рабочих дней в году) [8].
В справочной литературе приводятся расчетные коэффициенты,
нормативы и параметры, необходимые для определения показателей
работы одноковшовых экскаваторов при различных условиях
эксплуатации: коэффициенты разрыхления горной массы kр, наполнения
ковша экскаватора kн, экскавации kэ в зависимости от категории пород по
трудности экскавации (табл. 2.4) [2].
Таблица 2.4
Категории горных пород по трудности разработки экскаваторами
Категория
Горная порода
Коэффициент трудности
разработки
I
Сыпучие пески, легкие супеси,
легкий растительный грунт
1,0
II
Песчанистые суглинки, легкий гравий,
рыхлый лесс, растительная земля
с корнями кустарников
1,3
III
Глины, суглинки, средний гравий,
средней плотности лесс, растительная земля
с корнями деревьев
1,7
IV
Тяжелые глины, суглинки и лесс,
сухие солончаки, крепкий гравий, трепел,
мел, металлургические шлаки,
сцементированный мусор
2,6
V
Слабые каменные породы
5,3

70
2.3. Пример выполнения задания
Задание: произвести статический расчет гусеничного одноковшового
экскаватора при следующих параметрах: длина гусениц L = 4,5 м; ширина
гусениц b = 1,0 м; поперечная база экскаватора В = 3,0 м; угол продольного
наклона экскаватора к горизонту α = 3
о
; угол приложения силы реакции
забоя к горизонту β = 30
о
.
Веса составляющих узлов экскаватора, сила
реакции забоя и координаты точек их приложения представлены
в табл. 2.5 и показаны на рис. 2.7.
Таблица 2.5
Задание на курсовую работу
No п/п
Наименование узла,
фактора
Вес узла Gi,
сила F, кН
Координаты точки
приложения силы, м
Xi
Yi
Zi
1
Двигатель
20
1,0
0,1
1,8
2
Гусеничный ход
100
0,15
0
0,5
3
Кабина,
поворотная платформа
50
–0,8
–0,2
2,0
4
Стрела, рукоять
20
–4,0
0
2,6
5
Ковш
12
–5,0
0
–1,0
6
Сила реакции забоя F
4
–4,5
0
–1,5
Схема экскаватора в рабочем положении представлена на рис. 2.7.
Подвеска гусениц к раме экскаватора – четырехточечная жесткая.
Допускаемое давление на грунт принять Рд = 50 кПа. Коэффициент
упругости грунта К = 1 000 кН/м
3
.
Определить положения центров тяжести и давления, краевые
давления, просадку гусениц в грунте, параметры ядра сечения.
Рассчитать
теоретическую,
техническую,
сменную
эксплуатационную, годовую производительности экскаватора при
заданных условиях. Емкость ковша экскаватора V = 0,6 м
3
;
продолжительность рабочего цикла t = 20 с; коэффициент наполнения
ковша kн = 1,1; коэффициент разрыхления горной массы kр = 1,2;
продолжительность непрерывной работы экскаватора с одного места
стоянки tр = 40 мин; длительность перемещения экскаватора по забою
в течение часа tп = 10 мин; продолжительность смены Т = 8 ч;
коэффициент использования экскаватора за время работы kис = 0,7; число
рабочих смен в году Тг = 280 смен.

71
Рис. 2.7. Силовая схема гусеничного одноковшового экскаватора,
совершающего копание
X
Y
O
4
3
1
2
5
6
b
B
1
2
3
4
5
6
G1
G2
G3
G4
G5
Z
X
O
α
β
F
L

72
Решение:
1. Общий вес экскаватора Gм (2.1):
кН.
2. Координаты центра тяжести экскаватора Xc, Yc, Zc (2.2)–(2.4):
= –0,684 м;
= –0,038 м;
= 1,066 м.
3. Точка С отмечается на рисунке по вычисленным координатам
в масштабе. Из точки С прикладывается вектор веса экскаватора Gм,
направленный вертикально вниз (рис. 2.8).
4. Проекции силы веса экскаватора на оси координат Gмx, Gмy, Gмz:
кН;
кН;
кН.
5. Проекции силы реакции забоя на оси координат Fх, Fу, Fz:
кН;
кН;
кН.
6. Полученные данные заносятся в табл. 2.6, которая дополняется
в соответствии с обозначенными строками и колонками.
Таблица 2.6
Определение центра давления экскаватора
Наи-
мено-
вание
силы
Проекции силы
на оси координат, кН
Координаты точек
приложения силы, м
QxiZi,
кНм
QyiZi,
кНм
QziXi,
кНм
QziYi,
кНм
Qxi
Qyi Qzi
Xi
Yi
Zi
Сила F
реак-
ции
забоя
на
ковш
–3,564 0 –2,178 –4,5
0
–1,5 5,346
0
9,801
0
Сила
Gм
веса
маши-
ны
–11,095 0
–211,709 –0,684 –0,038 1,066
–11,827 0 144,809 8,045
Итого
–14,659 0
–213,887
–6,481 0 154,610 8,045

73
Рис. 2.8. Определение центра тяжести и центра давления
гусеничного одноковшового экскаватора
X
Y
O
6
b
B
С
Y
c
D
e
y
ex
6
Z
X
O
α
β
F
L
С
Gм
Xc
Z
c
Qz
Rz
Qx
Rx
ex
Xf
Z
f
D

74
7. Координаты центра давления ex и ey, определяемые из табличного
расчета (2.14)–(2.15):
м;
м.
8. Отмечаем точку D на расчетной схеме. Рассчитанные координаты
центра давления проверяем, составив уравнения равновесия моментов
относительно осей OY и OX. Силы веса экскаватора Gмz и реакции забоя Fz
уравновешиваются в данном случае силой реакции грунта Rz, равной по
модулю силе Qz. При этом в выражения подставляются значения сил и
длины плеч моментов только с положительным знаком (по модулю).
;
;
;
м.
;
;
;
м.
Положительные числа полученных величин означают, что центр
давления, как и предполагалось (см. рис. 2.8), лежит в третьем квадранте
координатной плоскости XOY.
9. Сравнения результатов расчетов, полученных в п. 7 и 8, показали
их идентичность, а следовательно – верность.
10. Среднее давление Ро машины на грунт по (2.16):
кПа.
11. Краевые давления Р1–Р4 под гусеницами экскаватора
согласно (2.18)–(2.21):
кПа;
кПа;
кПа;

75
кПа.
Из результатов расчета краевых давлений следует, что ни одно из
полученных значений не превышает допускаемого (Рд = 50 кПа). Однако
в точке 1 отрицательное краевое давление свидетельствует об отсутствии
контакта гусеницы с опорной плоскостью.
12. Осадка крайних точек гусениц в грунте h2, h3, h4 из (2.17):
м;
м;
м.
Производить расчет h1 не имеет смысла, так как отрицательное краевое
давление в точке 1 говорит об отсутствии контакта гусеницы с грунтом.
13. Параметры области (ядра сечения) А и С, в пределах которой
должен располагаться центр давления, чтобы краевые давления
не превышали допускаемое, согласно (2.23)–(2.24):
м;
м.
14. По полученным данным строим ядро сечения, нанос им на
рисунок характерные точки центров тяжести и давления (рис. 2.9).
Рис. 2.9. Схема к определению краевых давлений и ядра сечения машины
X
Y
O
b
B
С
Y
c
А
С
3
2
4
1
ex
D
e
y
L

76
15. Как видно из рис. 2.9, центр давления находится за пределами
ядра сечения, поэтому можно сделать вывод о неустойчивом положении
экскаватора.
16. Теоретическая производительность экскаватора Qтеор по (2.25):
м
3
/ч.
17. Коэффициент экскавации kэ из (2.27):
.
18. Техническая производительность экскаватора Qтех по (2.26):
м
3
/ч.
19. Сменная эксплуатационная производительность экскаватора Qэ
согласно (2.28):
м
3
/смена.
20. Годовая производительность экскаватора Qг по (2.29):
м
3
/год.
21. Полученные результаты, выводы.
В результате расчетов определено:
положение центра тяжести Xc = –0,684 м; Yc = –0,038 м; Zc = 1,066 м;
положение центра давления ex = –0,753 м; ey = –0,038 м; центр
давления находится в третьем квадранте координатной плоскости ХОY;
среднее давление Ро = 23,765 кПа;
краевые давления: Р1 = –0,689 кПа; Р2 = 47,031 кПа; Р3 = 48,219 кПа,
Р4 = 0,499 кПа;
просадка крайних точек гусениц в грунте: h2 = 47 мм; h3 = 48 мм;
h4=0,4мм;
параметры ядра сечения (диагонали ромба): А = 3,311 м; С = 1,269 м;
теоретическая производительность экскаватора Qтеор = 108 м
3
/ч;
техническая производительность экскаватора Qтех = 79,223 м
3
/ч;
сменная
эксплуатационная
производительность
экскаватора
Qэ = 443,705 м
3
/смена;
годовая производительность экскаватора Qг = 124 237,4 м
3
/год.
Анализ полученных данных выявил неустойчивое положение
экскаватора (центр давления не лежит в области ядра сечения , краевое
давление в точке 1 отрицательное).

77
2.4. Варианты заданий на курсовую работу
Таблица 2.7
Параметр
Варианты заданий
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Длина гусениц L, м
4,0 4,2 4,5 4,8 5,0 3,8 5,2 5,5 5,3
Ширина гусениц b, м
0,9 0,8 1,0 1,0 0,9 0,7 1,1 1,2 1,1
Угол продольного
наклона экскаватора
к горизонту α, градус
4
4
2
3
2
3
1
2
1
Угол приложения силы
реакции забоя
к горизонту β, градус
202224262830323436
Вес двигателя G1, кН
182020232517273028
Координата точки
приложения силы веса
двигателя Х1, м
1,3 1,5 1,5 1,6 1,8 1,0 1,9 2,0 1,8
Координата точки
приложения силы веса
двигателя Y1, м
0,3 0,4 0,4 0,4 0,5 0,2 0,6 0,6 0,5
Координата точки
приложения силы веса
двигателя Z1, м
1,7 1,8 1,9 2,0 2,2 1,9 2,3 2,5 2,4
Вес гусеничного
хода G2, кН
909510010511087115120117
Координата точки
приложения силы веса
гусеничного хода Х2, м
0,2 0,2 0,3 0,3 0,4 0,2 0,4 0,5 0,4
Координата точки
приложения силы веса
гусеничного хода Y2, м
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Координата точки
приложения силы веса
гусеничного хода Z2, м
0,45 0,5 0,5 0,5 0,6 0,45 0,6 0,6 0,6
Вес кабины, поворотной
платформы G3, кН
465452535437526053
Координата точки
приложения силы веса
кабины и поворотной
платформы Х3, м
0,3 0
–0,2
–0,4
–0,6 0,5
–0,7
–0,9
–0,8

78
Продолжение табл. 2.7
Параметр
Варианты заданий
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Координата точки
приложения силы веса
кабины и поворотной
платформы Y3, м
0,1 0,2 0,3 0
–0,3 0
–0,4
–0,4
–0,3
Координата точки
приложения силы веса
кабины и поворотной
платформы Z3, м
1,7 1,8 1,9 2,0 2,2 1,9 2,3 2,5 2,4
Вес стрелы,
рукояти G4, кН
181920222517273028
Координата точки
приложения силы веса
стрелы, рукояти Х4, м
–4,0
–4,2
–4,5
–4,8
–5,0
–3,8
–5,2
–5,5
–5,3
Координата точки
приложения силы веса
стрелы, рукояти Y4, м
–0,3 0
–0,4 0,2 0,4 0
00,20
Координата точки
приложения силы веса
стрелы, рукояти Z4, м
2,7 2,8 2,9 3,0 3,2 2,9 3,3 3,5 3,4
Вес ковша G5, кН
1011121315
9
151514
Координата точки
приложения силы веса
ковша Х5, м
–6,0
–6,2
–6,5
–6,8
–7,0
–5,8
–7,2
–7,5
–7,3
Координата точки
приложения силы веса
ковша Y5, м
–0,3 0
–0,4 0,2 0,4 0
00,20
Координата точки
приложения силы веса
ковша Z5, м
–0,8
–0,9
–1,0
–1,1
–1,2
–0,7
–1,2
–1,3
–1,2
Сила реакции забоя F, кН 3,6 3,7 4,0 4,3 4,5 3,5 4,6 5,0 4,8
Координата точки
приложения силы
реакции забоя Xf, м
–5,5
–5,7
–6,0
–6,3
–6,5
–5,3
–6,7
–7,0
–6,8
Координата точки
приложения силы
реакции забоя Yf, м
–0,3 0
–0,4 0,2 0,4 0
00,20
Координата точки
приложения силы
реакции забоя Zf, м
–1,3
–1,4
–1,5
–1,6
–1,7
–1,2
–1,7
–1,8
–1,7

79
Продолжение табл. 2.7
Параметр
Варианты заданий
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Коэффициент упругости
грунта К, кН/м3
1 000
1 200
1 500
2 000
Допускаемое давление
гусеничного хода
экскаватора
на грунт Рд, кПа
505256576063656458
Тип подвески
гусеничного хода
к раме экскаватора
Четырехточечная, жесткая
Емкость ковша
экскаватора V, м
3
0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 0,6 1,4 1,5 1,3
Продолжительность
рабочего цикла
экскаватора t, с
20
22
17
24
Коэффициент наполнения
ковша экскаватора kн
0,9 1,1 1,3 1,2 1,0 0,9 1,2 1,3 1,1
Коэффициент
разрыхления
горной массы kр
1,3 1,2 1,1 1,2 1,3 1,1 1,3 1,2 1,1
Продолжительность
непрерывной работы
экскаватора с одного
места стоянки tр, мин
303540455025303540
Длительность
перемещения экскаватора
по забою
в течение часа tп, мин
5
7
1012101110
8
5
Продолжительность
рабочей смены
экскаватора Т, ч
8
Коэффициент исполь-
зования экскаватора
за время работы kис
0,7 0,75 0,8 0,85 0,7 0,75 0,8 0,85 0,7
Число рабочих смен
экскаватора в году Тг,
смен
280 560 270 540 260 520 290 580 300
Поперечная база
экскаватора В, м
2,8 2,9 3,0 3,2 3,5 2,8 3,6 3,8 3,7

80
Продолжение табл. 2.7
Параметр
Варианты заданий
101112131415161718
Длина гусениц L, м
3,9 4,0 4,2 4,5 4,8 5,0 5,2 5,5 5,7
Ширина гусениц b, м
0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,2 1,3 1,4
Угол продольного
наклона экскаватора
к горизонту α, градус
3
5
3
4
3
5
3
4
5
Угол приложения силы
реакции забоя
к горизонту β, градус
151617181920212223
Вес двигателя G1, кН
16
17
18
19232527
Координата точки
приложения силы веса
двигателя Х1, м
1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9
Координата точки
приложения силы веса
двигателя Y1, м
0,1
0,2
0,3
0,4
Координата точки
приложения силы веса
двигателя Z1, м
1,7
1,8
1,9
Вес гусеничного
хода G2, кН
80859095100105110115120
Координата точки
приложения силы веса
гусеничного хода Х2, м
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Координата точки
приложения силы веса
гусеничного хода Y2, м
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Координата точки
приложения силы веса
гусеничного хода Z2, м
0,4
0,5
0,6
Вес кабины, поворотной
платформы G3, кН
303235374042454750
Координата точки
приложения силы веса
кабины и поворотной
платформы Х3, м
0,1 0 –0,1
–0,2
–0,3
–0,4
–0,5
–0,6
–0,7

81
Продолжение табл. 2.7
Параметр
Варианты заданий
101112131415161718
Координата точки
приложения силы веса
кабины и поворотной
платформы Y3, м
–0,1
–0,2
–0,3
–0,4
Координата точки
приложения силы веса
кабины и поворотной
платформы Z3, м
1,7
1,8
1,9
Вес стрелы,
рукояти G4, кН
171819202122232425
Координата точки
приложения силы веса
стрелы, рукояти Х4, м
–4,7
–4,8
–4,9
–5,0
–5,1
–5,2
–5,3
–5,4
–5,5
Координата точки
приложения силы веса
стрелы, рукояти Y4, м
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Координата точки
приложения силы веса
стрелы, рукояти Z4, м
2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8
Вес ковша G5, кН
9
1011121314151617
Координата точки
приложения силы веса
ковша Х5, м
–6,0
–6,1
–6,2
–6,3
–6,4
–6,5
–6,6
–6,7
–6,8
Координата точки
приложения силы веса
ковша Y5, м
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Координата точки
приложения силы веса
ковша Z5, м
–0,6
–0,7
–0,8
–0,9
–1,0
–1,1
–1,2
–1,3
–1,4
Сила реакции забоя F, кН 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4,0
Координата точки
приложения силы
реакции забоя Xf, м
–5,5
–5,6
–5,7
–5,8
–5,9
–6,0
–6,1
–6,2
–6,3
Координата точки
приложения силы
реакции забоя Yf, м
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Координата точки
приложения силы
реакции забоя Zf, м
–1,1
–1,2
–1,3
–1,4
–1,5
–1,6
–1,7
–1,8
–1,9

82
Продолжение табл. 2.7
Параметр
Варианты заданий
101112131415161718
Коэффициент упругости
грунта К, кН/м3
1 200
1 600
1 800
Допускаемое давление
гусеничного хода
экскаватора
на грунт Рд, кПа
485052545658606264
Тип подвески
гусеничного хода
к раме экскаватора
Четырехточечная, жесткая
Емкость ковша
экскаватора V, м
3
0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5
Продолжительность
рабочего цикла
экскаватора t, с
20
22
24
Коэффициент наполнения
ковша экскаватора kн
1,3 1,2 1,1 1,0 1,1 1,2 1,3 1,2 1,4
Коэффициент
разрыхления
горной массы kр
1,3
1,2
1,1
1,3
1,2
Продолжительность
непрерывной работы
экскаватора с одного
места стоянки tр, мин
202530354045504550
Длительность пере-
мещения экскаватора
по забою
в течение часа tп, мин
15
10
Продолжительность
рабочей смены
экскаватора Т, ч
8
Коэффициент исполь-
зования экскаватора
за время работы kис
0,7
0,75
0,8
0,85
Число рабочих смен
экскаватора в году Тг,
смен
270
275
280
285
290
Поперечная база
экскаватора В, м
2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6

83
Продолжение табл. 2.7
Параметр
Варианты заданий
192021222324252627
Длина гусениц L, м
3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4,0
Ширина гусениц b, м
0,6
0,8
1,0
Угол продольного
наклона экскаватора
к горизонту α, градус
2
3
4
5
2
3
4
5
2
Угол приложения силы
реакции забоя
к горизонту β, градус
303540453035404530
Вес двигателя G1, кН
101112131415161718
Координата точки
приложения силы веса
двигателя Х1, м
0,8
0,9
1,0
1,2
Координата точки
приложения силы веса
двигателя Y1, м
0,15
0,25
0,35
Координата точки
приложения силы веса
двигателя Z1, м
1,5
1,6
1,7
1,6
1,8
Вес гусеничного
хода G2, кН
6065707580859095100
Координата точки
приложения силы веса
гусеничного хода Х2, м
0,2 0,3 0,2 0,3 0,2 0,3 0,2 0,3 0,4
Координата точки
приложения силы веса
гусеничного хода Y2, м
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Координата точки
приложения силы веса
гусеничного хода Z2, м
0,3
0,4
0,5
Вес кабины, поворотной
платформы G3, кН
272931333537394143
Координата точки
приложения силы веса
кабины и поворотной
платформы Х3, м
0,2 0,3 0
–0,3
–0,2 0,4
–0,4 0,5
–0,5

84
Продолжение табл. 2.7
Параметр
Варианты заданий
192021222324252627
Координата точки
приложения силы веса
кабины и поворотной
платформы Y3, м
–0,1
–0,2
–0,3 0
–0,3
–0,2
–0,1 0 –0,3
Координата точки
приложения силы веса
кабины и поворотной
платформы Z3, м
1,5
1,6
1,7
1,6
1,8
Вес стрелы,
рукояти G4, кН
141516171819202122
Координата точки
приложения силы веса
стрелы, рукояти Х4, м
–3,7
–3,8
–3,7
–3,8
–3,9
–4,0
–3,9
–3,8
–4,0
Координата точки
приложения силы веса
стрелы, рукояти Y4, м
–0,1 0,2
–0,2 0,1 0 0,3
–0,3 0 0,2
Координата точки
приложения силы веса
стрелы, рукояти Z4, м
1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5
Вес ковша G5, кН
6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 9,5
Координата точки
приложения силы веса
ковша Х5, м
–5,2
–5,3
–5,4
–5,6
–5,7
–5,9
–5,8
–5,6
–5,9
Координата точки
приложения силы веса
ковша Y5, м
–0,1 0,2
–0,2 0,1 0 0,3
–0,3 0 0,2
Координата точки
приложения силы веса
ковша Z5, м
–0,5
–0,6
–0,7
–0,8
–0,9
–1,0
–1,1
–1,2
–1,3
Сила реакции забоя F, кН 2,0 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9
Координата точки
приложения силы
реакции забоя Xf, м
–4,7
–4,8
–4,9
–5,1
–5,2
–5,4
–5,3
–5,1
–5,4
Координата точки
приложения силы
реакции забоя Yf, м
–0,1 0,2
–0,2 0,1 0 0,3
–0,3 0 0,2
Координата точки
приложения силы
реакции забоя Zf, м
–1,0
–1,1
–1,2
–1,3
–1,4
–1,5
–1,6
–1,7
–1,8

85
Окончание табл. 2.7
Параметр
Варианты заданий
192021222324252627
Коэффициент упругости
грунта К, кН/м3
1 500
1 700
2 000
Допускаемое давление
гусеничного хода
экскаватора
на грунт Рд, кПа
555760626567707275
Тип подвески
гусеничного хода
к раме экскаватора
Четырехточечная, жесткая
Емкость ковша
экскаватора V, м
3
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3
Продолжительность
рабочего цикла
экскаватора t, с
181920212223242526
Коэффициент наполнения
ковша экскаватора kн
1,1 1,2 1,3 1,1 1,2 1,3 1,1 1,2 1,3
Коэффициент
разрыхления
горной массы kр
1,3 1,2 1,1 1,3 1,2 1,1 1,3 1,2 1,1
Продолжительность
непрерывной работы
экскаватора с одного
места стоянки tр, мин
151720232527303235
Длительность
перемещения экскаватора
по забою
в течение часа tп, мин
5
10
15
Продолжительность
рабочей смены
экскаватора Т, ч
8
Коэффициент
использования
экскаватора
за время работы kис
0,7
0,75
0,8
Число рабочих смен
экскаватора в году Тг,
смен
240 245 250 255 260 265 270 275 280
Поперечная база
экскаватора В, м
1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6

86
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Щадов, М.И. Справочник механика открытых работ.
Экскавационно-транспортные машины цикличного действия / М.И. Ща-
дов, Р.Ю . Подэрни. М .: Недра, 1974. 440 с.
2. Щадов, М.И. Справочник механика открытых работ.
Экскавационно-транспортирующие машины непрерывного действия /
М.И. Щадов [и др.]; под ред. М .И. Щадова, В.М . Владимирова. М .: Недра,
1989. 487 с.
3. Подэрни, Р.Ю . Горные машины и комплексы для открыты х
горных работ / Р.Ю . Подэрни. М .: Недра, 1991. 615 с.
4. Щадов, М.И. Справочник механика открытых горных работ
/ под ред. М .И. Щадова, Р.Ю . Подэрни. М .: Недра, 1995. 374 с.
5. Подэрни, Р.Ю . Горные машины и комплексы для открытых работ :
учебник для вузов / Р.Ю . Подэрни. М .: Недра, 1971. 456 с.
6. Кантович, Л.И. Машины и оборудование для горностроительны х
работ: учеб. пособие / Л.И. Кантович, Г.Ш. Хазанович, В.В. Волков; под
ред. Л.И. Кантовича и Г.Ш. Хазановича. М .: Горная книга, 2013. 445 с.
7. Огибенин, Б.П. Горные машины / Б.П. Огибенин, Л.К . Лисовик.
М.: Недра, 1967. 340 с.
8. Баловнев, В.И. Многоцелевые дорожно-строительные и
технологические машины: учеб. пособие для вузов / В.И. Баловнев. Омск –
Москва: Омский дом печати, 2006. 320 с.
9. Опейко, Ф.А. Колесный и гусеничный ход / Ф.А. Опейко. Минск:
Изд-во академии сельскохозяйственных наук БССР, 1960. 228 с.
10. Самсонов, Л.Н. Торфяные машины и оборудование. Ч . 1. Общие
сведения о торфяных машинах. Взаимодействие ходовых устройств с
торфяной залежью / Л.Н. Самсонов, В.Ф . Синицын. Тверь: ТГТУ, 2006.
140 с.
11. Солопов, С.Г . Торфяные машины и комплексы: учеб. пособие
для вузов / С.Г. Солопов, Л.О . Горцакалян, Л.Н. Самсонов. Изд. 2-е,
перераб. и доп. М.: Недра, 1981. 416 с.

87
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. АЛЬБОМ РИСУНКОВ И СХЕМ ГОРНЫХ МАШИН И
ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ ............................. 3
1.1. Способы и средства разрушения горного массива .................................. 3
1.2. Одноковшовые экскаваторы ................................................................... 13
1.3. Многоковшовые экскаваторы ................................................................. 17
1.4. Бульдозеры, рыхлители........................................................................... 26
1.5. Скреперы.................................................................................................. 32
1.6. Грейдеры .................................................................................................. 37
1.7. Планировщики ......................................................................................... 41
1.8. Одноковшовые погрузчики .................................................................... 44
1.9. Внутрикарьерное механическое дробление ........................................... 50
2. КУРСОВАЯ РАБОТА «СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГОРНОЙ МАШИНЫ
И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ» .................................. 58
2.1. Содержание и оформление курсовой работы ........................................ 58
2.2. Краткая теория к статическому расчету горной машины
и определению ее производительности ........................................................ 59
2.3. Пример выполнения задания .................................................................. 70
2.4. Варианты заданий на курсовую работу ................................................. 77
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ........................................................... 86

88
Зюзин Борис Федорович
Яблонев Александр Львович
Горные машины для открытых горных работ
Учебное пособие для курсового проектирования
Редактор Т.С. Самборская
Корректор И.С. Тихомирова
Технический редактор Ю.Ф . Воробьева
Редакционно-издательский центр
Тверского государственного технического университета
170026, г. Тверь, наб. А. Никитина, 22
Подписано в печать 22.10.14
Формат 60 х 84/16
Бумага писчая
Физ. печ. л. 5,5
Усл. печ. л. 5,12
Уч.-изд. л. 4,79
Тираж 100 экз.
Заказ No 72
С–70