Экскаватор ЕК 14

 

 

 

 

Конструктивное исполнение сборочных единиц гидропривода –  гидроцилиндров, гидронасосов, гидромоторов, гидрораспределителей и другое оборудования – стандартное.

Строительные одноковшовые экскаваторы с гидроприводом  самой малой мощности с объемом  ковша 0,15…0,25 м³ выпускают на базе колесных тракторов и применяют при выполнении небольших объемов земляных и погрузочных работ.

Экскаватор  ЕК-14 с гидравлическим приводом и жесткой подвеской рабочего оборудования, объемом ковша 0,65…0,8 м³ , выпускаются с рабочим оборудованием: прямой лопатой, обратной лопатой, грейфером и погрузчиком.

 Рис 2.1

 

Экскаватор ЕК-14

 

Одноковшовый экскаватор ЕК-14 - многоцелевая землеройная машина, предназначена для разработки котлованов, траншей, карьеров в грунтах I-IV категории, погрузки и разгрузки сыпучих  материалов, разрыхленных скальных пород  и мерзлых грунтов (при величине кусков не более 200 мм), а так же других работ в условиях промышленного, городского, сельского, транспортного  и мелиоративного строительства

 

Рис 2.2 Одноковшовый полноповоротный  пневмоколесный экскаватор ЕК-14:

1 - силовая установка; 2 - поворотная  платформа; 3 - кабина оператора; 4 - моноблочная  стрела; 5, 7, 10 - гидроцилиндры рукояти,  ковша и стрелы; 6 - рукоять; 8 - ковш; 9 - опора-отвал; 11 – пневмоколесное  ходовое устройство; 12 - выносная  опора

Рабочее оборудование обратной лопаты экскаватора с гидроприводом показано на рис. 2.3

Работают обратной лопатой  следующим образом. Втягивая шток гидроцилиндра  рукояти, выносят ковш вперед, втягивая шток гидроцилиндра, опускают стрелу на подошву забоя. Копание происходит при повороте ковша гидроцилиндром и повороте рукояти выдерживание штока цилиндра. После наполнения ковш поворачивают в положение, препятствующее высыпанию грунта, поворотом стрелы поднимают оборудование из забоя, а  затем поворотная платформа вместе с рабочим оборудованием перемещается к месту разгрузки.

Рис. 2.3 Схема гидропривода экскаватор ЕК-14.

1 – насос; 2, 9 – гидромоторы; 3-8 – гидроцилиндры; 10 – гидрораспределители.

 

Рабочее оборудование прямой лопаты показано на рис. 2.4. Ее узлами является гидроцилиндр 9 стрелы, рукоять 2 с гидроцилиндром, ков 5, на передней кромке которого расположены зубья 4. При жестком соединении ковша с рукоятью тягой 3 его положение по отношению к рукояти остается неизменным, и опорожнение происходит через подвижное днище, которое открывается гидроцилиндром 7. Более эффективным является шарнирное соединение ковша с рукоятью и управлением поворотом ковша относительно рукояти гидроцилиндром 10.

Прямой лопатой работают следующим образом. Втягивая штоки  гидроцилиндров 8 и 9, опускают ковш на подошву забоя. Заполнение ковша  происходит при повороте рукояти  с ковшом на подъем. Заглубление  ковша и регулирование толщины  стружки грунта осуществляется гидроцилиндром 9 стрелы. После наполнения ковша  стрела поднимается, и ковш выводится  над поверхностью забоя. Поворачивая  платформу вместе с рабочим оборудованием, перемещают ковш с грунтом к месту разгрузки.

Рис. 2.4. Экскаватор, оборудованный прямой лопатой.

а – общий вид; б –  шарнирное соединение ковша с  рукоятью; 1 – стрела;

2 – рукоять; 3 – тяга; 4 – зубья; 5 – ковш; 6 – днище; 7, 8, 9, 10 – гидроцилиндры. 

 

Рис. 2.5. Экскаватор, оборудованный обратной лопатой. 
1,3,6,7,9,11,12,13,16,17,18,19,23,24 - пальцы; 2 - трубопроводы рабочего оборудования; 4,10,14,22 - гидроцилиндры; 5 - стрела нижняя; 8 - стрела верхняя; 15 - рукоять; 21 – ковш

 

Рабочее оборудование – грейфер экскаватора с гидроцилиндром показан на рис . 2.6 Стрела грейфера состоит из трех звеньев, связанных между собой шарнирно и удерживаемых в заданном положении с помощью гидроцилиндров. Челюсти грейфера замыкаются и раскрываются принудительно с помощью гидроцилиндра. При необходимости подвеска грейфера удлиняется промежуточными вставками, что дает возможность копать глубокие ямы и колодцы.

 

Рис. 2.6. Экскаватор, оборудованный грейфером.

1, 4, 7 – гидроцилиндры; 2, 3, 5 – секции стрелы; 6 – рукава  к гидроцилиндру;

8 – челюсти грейфера.

 

Специальные виды рабочего оборудования экскаваторов с  жесткой подвеской рабочего органа. Для выполнения грузоподъемных работ экскаватором выпускают сменное оборудование в виде бесканатной крановой подвески (рис. 2.7.)

Широкое применение находит  сменное оборудование в виде гидромолота , с помощью которого экскаватор может разрушать твердые покрытия и грунт глубокого промерзания, а также разбивать валуны и негабаритные в карьерах. Для разрушения грунтов неглубокого промерзания экскаваторы с гидроприводом оснащают также сменным оборудованием, имеющим форму клыка. Усилие, которое может развивать экскаватор, воспринимается небольшой кромкой клыка, контактирующего с грунтом, в результате чего создаются большие удельные давления, при которых мерзлый грунт разрушается. Для доборочных работ применяют уширенный ковш. Технические характеристики экскаватора ЕК-14 и гидроприводом и жесткой подвеской рабочее оборудование приведены в табл. 2.1.

Рис. 2.7. Специальные виды рабочего оборудования экскаваторов.

а – грузоподъемный крюк; б – гидромотор; в – уширенный  ковш; 1 – крюк; 2 – рукоять; 3 –  гидроцилиндр рукояти; 4 – удлинитель; 5 – стрела; 6 – поворотная платформа; 7 – гидроцилиндр стрелы; 8 – гидромотор; 9 – рабочий инструмент гидромотора.

 

 

Таблица 2.1.

Техническая характеристика экскаватора ЕК-14 и гидроприводом и жесткой подвеской рабочее оборудование

Показатели	ЕК-14
Объем ковша, м3 Прямой лопаты Обратной лопаты	0,63 0,65…0,8
Тип двигателя	Д-245 (Д-105)
Мощность, кВт	77,2
Ходовое устройство	Пневмоколесное

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчетная часть.

 

Расчет одноковшового  экскаватора ЕК-14.

 

Исходные данные экскаватора  ЕК-14 из А.П.Трофимов «Землеройные машины и подъемно-транспортные машины», с.177 – 182, с.105 .

Емкость ковша:  обратной лопаты – 0,65-0,8 м³

Радиус копания: обратной лопаты – 7,92 м

Глубина копания: обратной лопаты – 4,89 м

Радиус выгрузки: обратной лопаты – 8,2 м

Высота выгрузки: обратной лопаты – 5,72 м

Продолжительность цикла: обратной лопаты – 16 с

Ширина ковша обратной лопаты – 1200 мм

Длина стрелы:

Базовой части – 2,6 м

Головной части (вставки) – 6,0 м

Длина рукояти: обратной лопаты – 1,9 м

Насос гидравлический основной – 223.20.12

Рабочее давление насоса 223.20.  – 160 кгс/см²

Масса гидроцилиндра – 62,7 кг (627 Н)

Диаметр поршня гидроцилиндра  – 150 мм

Габаритные размеры в  транспортном положении:

Длина L – 8200 мм

Ширина B – 2500 мм

Высота H – 3140 мм

Масса стрелы: обратной лопаты

(базовой + головной части)  – 520+776 кг (5200+7760 Н)

Масса рукояти: обратной лопаты – 378 кг (3780 Н)

Масса ковша: обратной лопаты – 450 кг (4500 Н)

Общая масса конструктивная: обратной лопаты – 14 т

 

3.1. Определение основных параметров.

При расчете рабочего оборудования экскаваторов находят длину стрелы l_C и рукояти l_P радиус ковша R, координаты пяты стрелу Х и У (рис. 3.1.).

Размеры элементов рабочего оборудования по длине должны соответствовать  заданным предельным рабочим параметрам экскаватора – максимальной глубине  копания Н_К и максимальной высоте выгрузки Н_В при опущенной рукояти.

 

 

 

 

 

 

Радиус приложения сил  на кромке ковша R находим из соотношения, связывающего объем ковша q и его ширину b:

Где     q – геометрическая емкость ковша, м³;

b – ширина ковша, м.

рис 3.1

Рис. 4.1. Схема к определению  параметров шарнирно-сочлененного оборудования обратной лопаты.

Расстояние У от оси поворота стрелы доя уровня стояния машины:

Где    R – радиус ковша, м;

l_C – длина стрелы, м;

l_P – длина рукояти, м;  

α_С – угол поворота стрелы, град;

H_B – высота выгрузки, м.

 

Рекомендуемые углы поворота стрелы α_С = 90 – 95^о

При α_С = 90^о и α_С^’ = α_С/2 получим

Для уменьшения моментов инерции  поворотной платформы и опрокидывающего, действующего на экскаватор при торможении рабочего оборудования, следует стремиться к уменьшению радиуса копания  R_K при неизменной глубине копания H_K.

Расстояние Х находят по формуле:

Где      Е – половина базы машины, м;

R – радиус ковша, м;

l_C – длина стрелы, м.

Где L – длина машины, м.

Максимальное усилие копания  поворотом ковша

 

Где   А – заданная энергоемкость процесса копания в расчетном грунте, отнесенная к объему ковша, кДж/м³;

q – объем ковша, м³;

R – радиус ковша, м.

 

Для экскаваторов II-V размерных групп результаты расчетов в соответствии с приведенными формулами и работой на операцию копания поворотом ковша А = 28000 кгс/м³ = 280 кДж/м³.

 

Полный угол поворота ковша  относительно рукояти выбирают таким, чтобы угол заброса ковша за ось  рукояти был 15-20⁰ и при повороте рукояти на выгрузку из ковша не высыпался грунт. Полный угол поворота ковша принимают в пределах 140-160⁰. Можно считать, что на режущую кромку ковша экскаватора с гидравлическим приводом при копании поворотом рукояти действуют те же сопротивления, что и при работе экскаваторов с канатным приводом.

Путь наполнения ковша  обратной лопаты.

Где G – масса экскаватора, т.

Зная работу на копание  А_К можно записать среднее расчетное значение усилия копания в виде

 

Где      А_К  – работа на копание, кДж;

L_K – путь наполнения ковша обратной лопаты, м.

 

За расчетный принимают  режим работы в конце копания, т.е. при совпадении максимального  момента копания с моментом от веса рабочего оборудования.

Длину рукояти с ковшом L следует считать равной пути наполнения ковша L_K. Момент на рукояти M_Pi от усилия копания с учетом масс рабочего оборудования и грунта по формуле

 

Так как  и

Где      l_P – длина рукояти, м;

R – радиус ковша, м;

φ_i – угол заброса ковша за ось рукояти был 15-20^ᵒ и при повороте рукояти на выгрузку;

φ_max – полный угол поворота ковша;

А_К  – работа на копание, кДж;

L_K – путь наполнения ковша обратной лопаты, м;

ΣМφi – сумма моментов от веса рабочего оборудования и грунта при заполнении ковша, пропорциональная углу поворота рукояти φi, Н·м.

Для того чтобы найти сумму  моментов от веса рабочего оборудования и грунта при заполнении ковша, необходимо найти сумму моментов относительно точки D (рис.3.2.)

рис 3.2

Рис. 4.2. Кинематическая схема  гидравлического механизма рукояти  экскаватора.

Где      l₁ – длина стрелы (базовой и головной) и рукояти, м;

l ₂ – расстояние от точки D до центра тяжести рукояти, м;

l ₃– расстояние от точки D до центра тяжести стрелы, м;

l ₄ – длина базовой стрелы, м;

Q – внешняя нагрузка, Н;

G_P – масса рукояти, Н;

G_C – масса стрелы, Н;

R_C –реактивная сила в точке С, Н;

β – угол наклона гидроцилиндра стрелы, град.

Внешняя нагрузка определяется следующим образом

Где      G_к – масса ковша, Н;

γ – удельный вес грунта, кг/м³;

q – объем ковша, м³;

 

Так как расчет ведется  для IV группы грунта, удельный вес грунта

γ = 1,8 т/м³ =18000 Н, тогда внешняя нагрузка будет равна