Применение четырехзвенных
механизмов с верхним расположением цилиндров
(рисунок 2, а, б, в, д) исключает возможность
ударов цилиндров о грунт при максимальной
глубине копания и выгрузке в транспорт,
а также уменьшает загрязнение цилиндров.
Однако усилия при подъеме стрелы не достигают
своего максимального значения, так как
в этом случае при подъеме работает штоковая
полость. При расположении цилиндра под
стрелой (рис. 2, г, е) более рационально
используется безштоковая полость стрелового
цилиндра при подъеме рабочего оборудования.
Из механизмов привода ковшей
наибольшее распространение получила
схема с шестизвенным механизмом поворота
ковша, что обеспечивает угол его поворота
до 180°.
Механизмы поворота рабочего
оборудования относительно вертикальной
оси гидравлических экскаваторов довольно
разнообразны по конструкции. На полноповоротных
экскаваторах привод осуществляется от
высокомоментных или низкомоментных двигателей.
На неполноповоротных применяются схемы:
рычажные с одним или двумя цилиндрами;
с гибкой связью (канатные, цепные или
канатно-цепные); с зубчатой передачей
(с рейкой на цилиндре или рейкой на штоке);
с высокомоментным гидромотором. На рисунке
3 показаны схемы некоторых из них.
Наиболее прогрессивным конструктивным
решением является решение механизма
поворота с высокомоментны мгидромотором,
который может обеспечить любой угол поворота
рабочего оборудования, регулирование
крутящего момента и скорости поворота,
а также компактность конструкции и надежность
действия.
Большое влияние на режим поворота
оказывают различные устройства для торможения.
Почти все гидравлические навесные экскаваторы
снабжаются выносными опорами, которые
повышают устойчивость при поперечных
уклонах и расширяют эксплуатационные
возможности машины.
Рисунок 3 - Варианты схем поворотных
механизмов гидравлических экскаваторов:
а — рычажный с одним цилиндром;
б — рычажный с двумя цилиндрами;в — с
гибкой связью; г, д — с зубчатой передачей;
е — с высокомоментным гидродвигателем;
1 — ось колонки; 2 — силовые цилиндры.
Механизм поворота
ЭО-2621 (рисунок 4)состоит из поворотнойколонки
16 и цепной передачи 3...7, управляемой двумя
гидроцилиндрами. Гидроцилиндры располагаются
под обвязной рамой и связаны с ней через
кронштейны 12, 13 (см. рисунок 4). Корпус колонки
сварно-литой и может вращаться на подшипниках
8 и 11 относительно стакана 9. В верхней
части корпуса к проушине 17 шарнирно крепится
гидроцилиндр управления стрелой, к проушине
15 — пята стрелы, а в приливе 10 — палец
12 для фиксации колонки в транспортном
положении. На шлицах нижней части корпуса
гайкой 4 закрепляется звездочка 3, на которую
надета втулочно-роликовая цепь 5, соединенная
через тяги 7 со штоком б гидроцилиндров
управления поворотом колонки ([6] стр.264).
При монтаже механизма
поворота звездочка 3 устанавливается
(подбором) так, чтобы угол поворота колонки
в обе стороны от продольной оси экскаватора
был одинаков. Палец 12 при этом не должен
бить по упорам рамы. Для регулировки осевого
люфта колонки рабочий орган опускается
на землю, стопорная шайба 4 отгибается
и затягивается до отказа. Затем отворачивается
на 1/8 оборота и стопорится. Если осевой
люфт в пределах нормы, колонка при упоре
рабочим органом в землю не должна перемещаться.
Роликоподшипники смазываются через масленки
13. Чтобы снять внутреннее кольцо подшипника
11, пробки 14 выворачиваются, а на их место
ввинчиваются отжимные болты.
Рисунок 4 - Механизм
поворота экскаватора ЭО-2621
Рассмотрим еще одну конструкцию
поворотной колонны неполноповоротного
экскаватора. Колонка поворачивается
двумя гидроцилиндрами (рисунок 4), закрепленными
в каретке с помощью цапф. В транспортном
положении колонка фиксируется стопорным
пальцем. При работе экскаватора стопорный
палец убирается ([2] стр.93).
Рисунок 5 – Колонка поворотная:
1 и 4 – гидроцилиндры; 3 – цапфа; 5 – палец;
6 - колонка; 7 – ось;
Гидроцилиндры 1 и 4 вращаются
относительно оси. При включении золотника
секции распределителя подача рабочей
жидкости по трубопроводам поступает
в полость цилиндра 1 и штоковую полость
нижнего цилиндра, а штоковая полость
цилиндра 1 и полость нижнего цилиндра
соединяются со сливом. Возникающее при
этом усилие, действующее на поршни гидроцилиндров,
вращает поворотную колонку с рабочим
оборудованием относительно оси. Для остановки
поворота оборудования золотник гидрораспределителя
устанавливается в нейтральное положение,
полости гидроцилиндров запираются, а
перемещение их штоков некоторое время
происходит за счет движущегося по инерции
рабочего оборудования.
Изменение направления поворота
осуществляется переключением золотника
гидрораспределителя в другое рабочее
положение, при котором полости цилиндров
нагнетания соединяются в обратном направлении.
Остановка оборудования при его повороте
в крайнее положение обеспечивается встроенными
в гидроцилиндр тормозными устройствами.
Рисунок 6-Расчетная схема поворотной
колонки гидравлического эксковатора:
Sc- усилие от
пяты стрелы; Pцс-усилие от
цилиндра стрелы; RAx и RBx–реакции
в опорах корпуса колонки.
Рабочее оборудование
экскаваторов ЭО-2621 и ЭО-2621А (рисунок 7, а, б) состоит из
следующих узлов: стрела 3, рукоять 8, унифицированный
ковш 17 прямой и обратной лопат, крановая
подвеска, бульдозер и силовые гидроцилиндры.
По специальному заказу заводом поставляются
вилы, ковш грейфера и ковш увеличенной
емкости ([2] стр.104).
Стрела 3 и рукоять
8 экскаватора ЭО-2621 А сварной конструкции
переменного коробчатого сечения. Концы
стрелы выполнены в виде литой проушины
5 и литой пяты 1, которой стрела шарнирно
соединяется с основанием поворотной
колонки 14. Рядом с проушиной привариваются
кронштейны 4, к ним пальцем крепится шток
цилиндра 15 управления стрелой. В средней
части стрелы располагается стальная
закаленная втулка 2, сквозь которую проходит
палец крепления гидроцилиндров 19 управления
рукоятью.
В нижней части рукояти
приварена литая, вилка 9, к которой крепится
ковш 17, а в верхней — кронштейны 6 с втулкой
13 для крепления штоков цилиндров 19 управления
рукоятью при оборудовании обратной лопатой.
К втулке 12 присоединяется рукоять к стреле,
а к кронштейну 11 — штоки цилиндров при
оборудовании прямой лопатой. Переоборудование
обратной лопаты на прямую производится
по схеме, показанной на рис. 6, б.
Для облегчения
смазки все шарниры стрелы, рукояти, ковша
и их силовых цилиндров снабжены пресс-масленками.
Рисунок 7 - Рабочее
оборудование экскаватора ЭО-2621:
а — элементы;
б— схема монтажа
Рисунок 10- Рабочее оборудование
в сборе
Рабочее оборудование устанавливают
на поворотном корпусе колонны. Ковш 4
(рисунок 8, а) крепят на оси 3 и через тяги
2 соединяют с гидроцилиндром 1. Так же
монтируют на рукояти ковши 5, 6 и 7 и зуб-рыхлитель
8. При монтаже вилочного захвата вилы
крепят неподвижно на рукояти болтами,
а захват устанавливают шарнирно на оси
3 рукояти.
При переоборудовании на прямую
лопату (рисунок 8, б) ковш 4 располагают
зубьями наружу и закрепляют на нижней
вилке рукояти тягами. Штоки гидроцилиндров
12 закрепляют в нижнем отверстии рукояти.
Таким же образом монтируют ковши 13, 14
и 15.
Перед установкой грейфера
отсоединяют рукава гидроцилиндра 1 ковша,
штоки гидроцилиндров 12 и саму рукоять.
Снимают рукоять вместе с ковшом и гидроцилиндром
ковша. Рукоять 17 (рисунок 8, в) грейфера
соединяют со стрелой пальцем 16. Штоки
цилиндров рукояти закрепляют на проушине
рукояти. Головку 22 присоединяют к рукояти
пальцем 21.
На головке устанавливают две
челюсти 24, перемещающиеся двумя гидроцилиндрами
23. Рабочая жидкость подводится по трубопроводам
18 и рукавам 19 и 20. Вместо ковша грейфера
с зубьями можно смонтировать на рукояти
грейферные вилы 25 или ковш 26 без зубьев.
После каждой замены проверяют
работу оборудования на холостом ходу
в течение 5 мин.
Рисунок 8 - Рабочие органы различных
видов рабочего оборудования экскаватора-погрузчика
ЭО-2626:
а — обратная лопата: б — прямая
лопата; в — грейфер; 1 — гидроцилиндр
ковша; 2 — тяги; 3 — ось; 4 — унифицированный
ковш обратной и прямой лопат; 5 — узкий
ковш; 6 — профильный ковш; 7 — специальный
ковш; 8 — зуб-рыхлитель; 9, 10 — болты; 11
— вилочный захват; 12 — гидроцилиндр рукояти;
73 — погрузочный ковш: 14 — решетчатый
ковш: 15 — ковш для зерна; 16,
21 — пальцы; 17 — рукоять; 18 — трубопровод;
19, 20 — рукава; 22 — головка грейфера; 23
— гидроцилиндр ковша грейфера; 24 — челюсть
ковша грейфера; 25 — грейферные вилы; 26
— ковш без зубьев.
Рисунок 9- Основные виды резания
(копания) грунтов:
а- отдельными зубьями; б- ковшами;
1- блокированное;
2- полусвободное; 3- свободное.
3 Расчет
производительности экскаватора ЭО-2621
3.1 Выбор
и расчет основных параметров
Техническая характеристика
экскаватора ЭО-2621В-2
1. |
Базовый трактор |
МТЗ |
2. |
Двигатель - дизель, |
Д-243 |
3. |
Мощность двигателя,
кВт (л.с.) |
57,4 (78) |
4. |
Количество цилиндров
/ охлаждение / водяное |
4 |
5. |
Колесная формула |
4х4 |
6. |
Число передач, вперед
/ назад |
18 / 4 |
7. |
Номинальная емкость
ковша, м.куб |
0,25 |
8. |
Максимальная глубина
копания, м. |
4,15 |
9. |
Максимальный радиус
копания, м. |
5,3 |
10. |
Максимальная высота
выгрузки, м. |
3,2 |
11. |
Угол поворота рабочего
оборудования, град |
180 |
12. |
Продолжительность
рабочего цикла, сек |
16 |
13. |
Ширина / заглубление
отвала, м |
2,0 / 0,05 |
14. |
Максимальная скорость
передвижения, км/час |
20 |
15. |
Длина / ширина / высота
транспортная, м |
7,0 / 2,5 / 3,8 |
16. |
Масса эксплуатационная,
кг, не более |
6100 |
Основными параметрами гидравлических
одноковшовых экскаваторов являются емкость
ковша , вес экскаватора
, мощность двигателя
, рабочие размеры экскаватора, а также
давление и производительность насосов.
Рисунок 14- Схемы к определению
усилий в элементах конструкции
рабочего оборудования: а- обратной
лопаты; б- прямой лопаты.
Оптимальная связь параметров
рабочего оборудования и процесса копания
(емкость ковша, ширина и глубина резания,
скорость резания) и параметров гидропривода
должна обеспечить использование полной
мощности двигателя с целью получения
максимальной производительности и минимальной
себестоимости работ.([1]стр.127)
Вес экскаватора находим из
выражения
Определим вес ковша, стрелы
и рукояти.
Вес ковша с грунтом равен
Вес рукояти
Вес стрелы
kH
Размер полубазы экскаватора:
Основание для назначения параметров
ковшей – результаты исследования
их взаимодействия с грунтом, а также статические
данные о ковшах. Кроме того, при выборе
параметров используется информация об
объектах разработки.
Рисунок 15- Схема образования
призмы волочения и изменения наполнения
рабочего органа в зависимости от наклона
траектории рабочего органа.
Определим некоторые размеры
ковша:
1.ширина ковша
0,44м = 440 мм
2.минимальная толщина
стенки ковша
Из условия наполнения ковша
может быть найдена максимальная толщина
срезаемой стружки грунта
где - ширина ковша, м, принимаем;
- высота копания
(табл.2), м,;
- коэффициент
разрыхления грунта,;
Исходя из найденных размеров
срезаемой стружки и заданных грунтовых
условий можно определить расчетную величину
касательной составляющей реакции грунта
на ковш (силу сопротивления копанию)
где - удельное сопротивление
копанию, , ;
3.2 Тяговый
расчет экскаватора
В общем случае тяговое усилие
необходимое для движении машины выражается
формулой :
где
- внутренне сопротивление хода, кН
- сопротивление инерции
при трогании с места, кН
- сопротивление движению,
кН
где коэффициент
сопротивления движению при минимальной
скорости движения.
- сопротивление ветра, кН
где - предельное давление
ветра, МПа,;
- примерная подветренная площадь, ,;
- сопротивление от подъема,
кН
Тогда общее тяговое усилие
равно
Мощность двигателя, необходимая
для передвижения будет равна:
где - скорость передвижения
экскаватора по площадке,
.
Выбираем двигатель марки ММЗ
– дизель мощностью 60 кВт.
Коэффициент использования
экскаватора по мощности при передвижении
3.3 Расчет
производительности
У одноковшовых экскаваторов различают
проектную (теоретическую), техническую
и эксплуатационную производительность.
Теоретическая производительность равна:
где - емкость ковша, м
;
- минимальная
продолжительность рабочего цикла
при заданных условиях работы, с: в соответствии с ГОСТ 17343-71 продолжительность
рабочего цикла определяют при разработке
грунта III категории, средних параметров
забоя, коэффициенте наполнения ковша,
равном не менее 1,0, повороте платформы
на угол 90
и с выгрузкой грунта в отвал, для проектируемого
типоразмера .