لودر

لودر 
همانطور كه از نام آن مشخص است، ماشيني است كه براي بارگيري مواد استفاده ميشود (معمولا بارگيري کاميون). البته از لودر در معادن كوچك تا متوسط ممكن است بعنوان ماشين اصلي بارگيري استفاده شود، ولي در معادن بزرگ معمولا اين ماشين از كارايي كافي برخوردار نيست و در اين معادن معمولا شاول ماشين اصلي بارگيري است مگر آنكه شرايط خاصي ايجاب كند كه از لودر براي اين منظور استفاده شود.

شرايط استفاده:
شرايط استفاده از اين ماشين براي دو کاربرد ذکر شده در بالا به اين شرح ميباشد:

الف) به عنوان ماشين بارگيري:
 بارگيري از جبههكارهاي سست و كم ارتفاع.
 تخليه در ارتفاع كم.
 حمل در فاصله كم. معمولا از لودر براي جابجايي خاك در فواصل بيش از 200 متر استفاده نميشود.
 استخراج انتخابي و كار در ديوارههاي غير يكنواخت.

ب) به عنوان ماشين تداركاتي:
 احداث جاده، خاكريز (دپو) و امثال آن.
 حمل تجهيزات.
· ماشين كمكي بارگيري مخصوصاً در جبهه كارهاي غير يكنواخت.
 تسطيح اطراف شاول.

انواع لودر:
لودرها را به دو نوع چرخ لاستيكي  و چرخ زنجيري  تقسيم ميكنند. شکل زير يک لودر چرخ لاستيکي و يک لودر چرخ زنجيري را نشان ميدهد (توجه: مقياس دو شکل با يکديگر يکسان نيست).


خصوصيات ويژه لودر چرخ لاستيكي در مقايسه با لودر چرخ زنجيري به شرح زير ميباشد:
 سرعت حركت بيشتر به علت استفاده از چرخ لاستيكي. 
 قدرت مانور خوب به علت استفاده از چرخ لاستيكي و شكل كمر شكن ماشين.
 حمل تا مسافت بیشتر. از لودرهاي چرخ لاستيكي ممكن است براي حمل مواد تا فاصله حداكثر 200 متر استفاده شود. در حالي كه توصيه ميشود تا از لودرهاي چرخ زنجيري براي فاصلههاي بيشتر از 80 متر استفاده نشود.
 ظرفيت جام بيشتر. لودرهاي معدني معمولي حجم جامي تا حدود 15 متر مكعب دارند و بزرگترين لودرهاي چرخ لاستيكي با جام6/41 متر مكعب براي سنگهاي معمولي و 71 متر مكعب براي بارگيري زغالسنگ عرضه ميشوند . بزرگترين لودرهاي چرخ زنجيري حداكثر 4 متر مكعب ظرفيت جام دارند.
 ارتفاع بارگيري و تخليه بيشتر.
همچنين خصوصيات ويژه لودر چرخ زنجيري در مقايسه با لودر چرخ لاستيكي به شرح زير ميباشد: 
 امكان فشار بيشتر به جبههكار  به علت وجود اصطكاك بيشتر بين زنجير و زمين.
 امكان استفاده در شيبهاي سربالايي زيادتر.
 فشار كمتر به سطح زمين به علت زيادتر بودن سطح تماس با زمين. البته لازم به ذكر است كه معمولاً يك لودر چرخ زنجيري از لودر چرخ لاستيكي هم ظرفيت خود وزن بيشتر دارد.
 استفاده در بارگيري سنگهاي سخت و ساينده. البته براي حفاظت از لاستيك لودرهاي چرخ لاستيکي از زنجيرهاي محافظ ويژهاي استفاده ميشود كه در شكل بعد نشان داده شده است.


محاسبه توان عملياتي:
طبق تعريف توان عملياتي لودر مقدار خاكي است كه ماشين در يك ساعت بارگيري ميكند. توان عملياتي ممكن است بصورت جرمي، وزني و يا حجمي بيان شود. اگر توان عملياتي بصورت حجمي بيان شود آنگاه لازم است تا تفاوت بين توان عملياتي حجمي خاك درجا و جابجا شده رعايت شود.
توان عملياتي جرمي لودر از روابط زير محاسبه ميشود:
(1)
(2)
كه در آن:
P : توان عملياتي جرمي بر حسب تن بر ساعت،
Ra : راندمان عملیات بر حسب درصد. (حاصل ضرب راندمان عملیات در عدد 60  را زمان مفيد كاري  ماشين مینامند که بر حسب دقيقه بر ساعت میباشد و با He نشان میدهند.)،
Ct : زمان یک سیکل کار ماشین بر حسب ثانیه،
Bc : ظرفيت جام  لودر بر حسب متر مكعب،
BF : ضريب جام لودر،
FF : ضريب پر شوندگي جام لودر،
DB : جرم حجمي خاك درجا بر حسب تن بر متر مكعب و
DL : جرم حجمي خاك جابجا شده بر حسب تن بر متر مكعب است.
براي محاسبه توان عملياتي حجمي از روابط زير استفاده ميشود:
(3)
كه در آن QL  توان عملياتي حجمي لودر بر حسب متر مكعب بر ساعت خاك جابجا شده است و FF  ضريب پرشوندگي جام لودر است.
(4)
كه در آن Q  توان عملياتي حجمي لودر بر حسب متر مكعب بر ساعت خاك درجا است.
براي محاسبه راندمان عملیات (و نیز زمان مفيد كاري) و همچنين براي محاسبه سيكل كار سه روش كلي وجود دارد. اين روشها عبارتند از مقايسه، محاسبه و اندازهگيري.
در روش محاسبه، با استفاده از روابط رياضي پارامتر مورد نظر را محاسبه ميكنيم. در روش مقايسه از اطلاعات پروژه مشابه براي تخمين پارامتر مورد نظر استفاده ميكنيم. روش اندازهگيري در مواقعي قابل استفاده است كه پروژه فعال بوده و ميتوانيم پارامتر مورد نظر را بطور مستقيم اندازهگيري كنيم. همچنين جدول زير رابطه بين شرايط مختلف كار و مديريت را با راندمان ماشين نشان ميدهد.

جدول 1- محاسبه راندمان ماشين با توجه به شرايط كار و شرايط مديريت.
شرايط مديريت (MF) شرايط كار(WF)
عالي خوب متوسط ضعيف 
63/0 61/0 57/0 52/0 ضعيف
72/0 69/0 65/0 60/0 متوسط
78/0 75/0 71/0 65/0 خوب
84/0 81/0 76/0 70/0 عالي

در زير روش محاسبه سيكل كار لودر شرح داده ميشود:

در شکل روبرو يک لودر در حال استخراج از ديواره و بارگيري کاميون نشان داده شده است. همانطور که در شکل نيز نشان داده شده است لودر پس از استخراج از ديواره با دنده عقب از ديواره فاصله گرفته و سپس با دنده جلو به طرف کاميون حرکت ميکند. در اين زمان در حالي که جام لودر در بالاي کاميون قرار گرفته است اقدام به تخليه جام نموده سپس مسير رفت را بطور معکوس طي ميکند.

به اين ترتيب ابتدا سيكل كار لودر به چهار بخش تقسيم ميشود و مدت زمان هر بخش محاسبه و پس از جمع كردن آنها، سيكل كار كلي محاسبه ميشود.
اين چهار بخش عبارتند از:
 پر كردن جام.
 حركت به طرف محل تخليه.
 تخليه.
 برگشت به طرف محل بارگيري.

از آنجا كه بخشهاي اول و سوم به مسافت بين نقاط بارگيري و تخليه وابسته نيست به آن دو عاملهاي ثابت  سيكل كار گوييم و بخشهاي دوم و چهارم كه به مسافت وابسته اند عاملهاي متغير  سيكل كار ناميده ميشوند. براي محاسبه سيكل كار از روابط زير استفاده ميكنيم:
(5)
(6)
(7)
كه در آنها:
Ct : سيكل كار لودر بر حسب ثانیه،
FT : مدت زمان عاملهاي ثابت بر حسب ثانیه،
VT : مدت زمان عاملهاي متغير بر حسب ثانیه،
LT : مدت زمان پر شدن جام بر حسب ثانیه،
DT : مدت زمان تخليه جام بر حسب ثانیه،
L : مسافت بين محل بارگيري و تخليه بر حسب متر.
Vf : سرعت حركت لودر با جام بارگيري شده  بر حسب متر بر ثانیه و
Ve : سرعت حركت لودر با جام خالي  بر حسب متر بر ثانیه است.
البته گاهي بجاي محاسبه، سيکل کار لودر با روش اندازهگيري مستقيم (لودر در حال کار در معدن) و يا مقايسهاي (احتساب زمان يک سيکل کاري از لودر در حال کار در پروژه مشابه) تعيين ميشود.
يک نمونه از زمان سيکل کار لودر در جدولهاي زير آمده است.
جدول 2- مدت زمان انجام فعاليتهاي ثابت.
زمان بر حسب ثانیه فعاليت
15 پر كردن جام
10 تخليه
25 جمع

جدول 3- سرعت حركت لودر.
سرعت حركت بر حسب متر بر ثانیه حالت
5/3 جام بارگيري شده
5/5 جام خالي

محاسبه ظرفيت جام:
يكي از راههاي تعيين لودر مناسب در يك پروژه، تعيين ظرفيت جام مناسب براي بارگيري مقدار مشخصي خاك در مدت زمان مشخص است. به اين ترتيب كه اگر قرار باشد تا مقدار M تن ماده معدني در مدت n سال بارگيري شود و در هر سال T ساعت زمان صرف شود آنگاه خواهيم داشت:

كه در آن   توان عملياتي مجموعه لودرهايي است كه در اين پروژه كار  ميكنند.
حال با مساوي قرار دادن   و   ظرفيت جام معادل ماشينآلاتي كه در اين پروژه كار ميكنند تعيين ميشود. يعني داريم:

در صورتي كه عدد بدست آمده براي يك دستگاه لودر مناسب باشد، يك لودر با ظرفيت محاسبه شده انتخاب ميشود. در صورتي كه عدد بدست آمده براي   براي يك دستگاه لودر مناسب نبود آنگاه تعداد و ظرفيت لودرهاي مورد نياز از رابطه زير بدست ميآيد:

كه در آن N تعداد لودر و Bc ظرفيت جام هر يك از آنها است. لازم به ذكر است كه در اين حالت ممكن است لودر انتخابي داراي مشخصات فني (مانند سيكل كار) متفاوت از آنچه براي محاسبه فرض كرده بوديم باشد، لذا لازم است محاسبات تكرار شود تا با دادههاي فني لودر انتخابي جواب مناسب بدست آيد. 
در  جدول زير الگوريتم تعيين ظرفيت جام و هزينه سرمايهگذاري براي اين ماشين آمد است.
پارامترهاي خروجي شرح محاسبه پارامترهاي ورودي مرحله
متغير عنوان متغير عنوان 
تناژ ساعتي استخراج از معدن (تن بر ساعت) M تناژ ذخيره (تن) 1
N عمر معدن (سال) 
T تعداد ساعات کاري در سال (ساعت در سال) 
Ra راندمان عملیات بر حسب درصد براي محاسبه اين پارامتر از جدول موجود در جزوه ترابري در معادن استفاده ميشود. WF شرايط کار 2
MF شرايط مديريت 
مجموع ظرفيت جام تمام ماشينهاي بارگيري مورد نياز در معدن (متر مکعب) Ct زمان يک سيکل کار ماشين بارگيري (دقيقه) 3
FF فاکتور پر شوندگي جام 
SF ضريب تورم مواد 
DB جرم حجمي مواد درجا (تن بر متر مکعب) 
NL تعداد ماشين بارگيري مورد نياز hf مشخصات پله استخراجي 4
lf مشخصات ماشين بارگيري 
nf تعداد جبهه کار 
ساير (شامل مقياس معدن و . . .) 
Bc ظرفيت جام ماشين بارگيري (متر مکعب) جدول ظرفيت جام ماشين آلات بارگيري 
TCL ميزان سرمايهگذاري (واحد پول) CL قيمت ماشين آلات بارگيري (واحد پول) 5
تکرار مراحل 1 الي 5 به منظور اصلاح برخي پارامترها مانند سيکل کار، شرايط کار و مديريت و . . . (در صورت نياز). 6



يادآور ميشود كه براي هر لودر بسته به دانسيته موادي كه قرار است بارگيري شوند ميبايست جام مناسب نصب شود. اگر مواد استخراجي داراي جرم حجمي بالايي باشند، آنگاه جام كوچكتر و اگر مواد استخراجي داراي جرم حجمي كمتري باشند، جام بزرگتري بر روي ماشين نصب ميشود. شکل روبرو براي انتخاب ظرفيت جام يك نوع لودر ارائه شده است.

شکل زير نيز نمونه ديگري از اين نمودارها ميباشد. در اين شکل ابتدا بسته به نوع موادي که قرار است بارگيري شوند جرم حجمي و ضريب پر شوندگي تقريبي تعيين شده و سپس از قسمت سمت راست بيته به ضريب پر شوندگي جام ظرفيت جام مناسب براي اين لودر تعيين ميشود.
شركتهاي سازنده:
برخي شركتهاي سازنده لودر عبارتند از:
Hepco, Caterpillar, ‏Liebherr, Dresser, LeTourneau, Volvo, ‏Hitachi, Komatsu.

در زير مشخصات چند نوع لودر چرخ لاستيکي و چرخ زنجيري آمده است.



تمرين:
1- توان عملياتي حجمي و جرمي لودر در شرايط زير را حساب کنيد:
ظرفيت اسمي جام 3 متر مکعب، ضريب تورم خاک 3/1، راندمان جام و ماشين بترتيب 90 و 50 درصد، جرم حجمي خاک بصورت درجا 7/2 تن بر متر مکعب، سرعت حرکت لودر مطابق جدول، مسافت حمل 100 متر و زمانهاي پر کردن، خالي کردن و مانور مطابق جدول.
2- ظرفيت جام لودر مورد نياز در شرايط زير را بر حسب يارد مکعب حساب کنيد.
تناژ ذخيره 20 ميليون تن، عمر معدن 5 سال، سيکل کار متوسط لودر 70 ثانيه، جرم حجمي مواد در حالت درجا 3 تن بر متر مکعب، ضريب تورم مواد 35/1 تعداد ساعات کاري سال 6000 ساعت و ساير پارامترها را خودتان فرض کنيد.

دریافت فایل کامل با فرمت PDF

منبع سایت رسمی دکتر احمد اسدی