Одноковшовый универсальный полноповоротный экскаватор ЭО-33211А

Содержание

1. Описание и характеристика строительной машины………………3
2. Тяговый расчет………………………………………………………6
3. Расчет производительности ………………………………………..9
4. Определение усилия резания………………………………………10
5. Расчет устойчивости ……………………………………………….12

Список использованной литературы …………………………………15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Описание и характеристика строительной машины

Одноковшовый универсальный полноповоротный экскаватор ЭО-33211А на пневмоколесном ходу предназначен для разработки немерзлых грунтов категории I-IV при температуре окружающей среды от плюс 40 ºС до минус  40 ºС.

Рабочие параметры экскаватора:

Вместимость ковша, м3 – 0,85;

Наибольшая глубина копания, м – 5,8;

Наибольшая высота выгрузки, м – 6,5;

Наибольший радиус копания на уровне стоянки, м – 9,0;

Наибольший радиус копания, м – 9,2;

Скорость передвижения: первая передача – 8 км/ч;

                                                      вторая передача – 25 км/ч;

Продолжительность рабочего цикла, с – 20.

Эксплуатационная масса с рукоятью 2,25 м и ковшом 0,85 м3, кг – 18000.

Геометрические данные экскаватора представлены на рисунке 1:

Габаритные размеры, м – 9,55×3,68×2,5;

База продольная, м – 2,8. Колея, м – 1,9. Клиренс, м – 0,34;

Минимальный радиус поворота колес, м – 9,2;

Радиус вращения хвостовой части, м – 2,9;

Высота вывешивания, м – 0,1;

Угол въезда, градус – 21. Угол съезда, градус – 24;

Допустимый при работе угол наклона, градус – 5;

Рисунок 1 - Геометрические данные экскаватора.

Техническая характеристика:

Двигатель  ЯМЗ-236Г. Номинальная мощность Nном=110 кВт, номинальная частота вращения nном =1700 об/мин, (ωном=28,33 с-1). Передаточные числа трансмиссии:

- на 1-oй передаче iтр1=7,063;

- на 2-oй передаче iтр2=2,262.

Ходовая часть. Масса 6500 кг. Колеса – двухскатные, камерные.         Шина – 10,00Р20. Давление в шинах 0,79-0,84 МПа. Максимальная скорость вращения поворотной платформы 12 об/мин.

Мосты. Задний - приводной неуправляемый. Передний – приводной, управляемый. Допустимая нагрузка на ось – 110 кН. Коробка передач – двухступенчатая, механическая. Число передач – 2. Привод рулевого управления – гидравлический. Тормоза барабанного типа. Привод тормоза пневматический. Стояночный тормоз постоянно замкнутого типа.

 

 

Гидравлическая система.

Максимальное давление:

в системе рабочего оборудования – 33,0 МПа;

в системе привода хода – 28,0 МПа;

в системе привода поворота – 23,0 МПа;

в системе управления – 3,0 МПа;

в системе рулевого управления – 17,0 МПа;

в  пневматической системе – 0,65-0,8 МПа.

Основные насосы аксиально-поршневые регулируемые. Гидромоторы поворота и хода аксиально-поршневые регулируемые и нерегулируемые.

Гидроцилиндры. Число и параметры (Dп/dшт, длина хода,) мм:

-стрелы - 2 (125/85, 1250);

- рукояти – 1 (142/100, 1460);

- ковша – 1 (125/85, 1100);

- выдвижных опор – 2 (125/80, 430);

- рулевого управления – 1 (80/40, 125);

- отвала бульдозера – 1 (125/80, 430).

Ковш. Объем геометрический 0,7 м3, номинальный – 0,85 м3.

Масса – 590 кг. Число зубьев – 5.

Ковш изготовлен из листовой стали 390-10ХСНД.

 

 

                                        2. Тяговый расчет

Тяговые качества колесной землеройной машины определяются взаимодействием колесного движителя с грунтом.

Рисунок 2 – Схема сил и моментов, действующих на ведущее колесо

   Мк- крутящий момент, подведенный к колесу, Нм;

   Т – горизонтальная  составляющая реактивных сил, Н;

   R – реакция опорны на колесо, Н;

   rс – силовой радиус колесного движителя, м;

   r0 –  радиус недеформированного профиля шины, r0 =554 мм;

   а – плечо приложения  реакции опоры (к-т трения качения f), м;

   β – нормальная  деформация шины под центром  колеса, м;

   ωк – частота вращения колеса, об/мин;

   Gk – вертикальная нагрузка на ось колеса, Н;

   Fk – сила сопротивления качению, Н.

 

Уравнение силового баланса:

                              Рд ≥ Рf+Р01+Рукл+Рин.+Рв+Рпов.,

где Рд – движущая сила колесного движителя, Н;

    Рf – сила сопротивления качению колес, Н;

      Р01 – сила сопротивления грунта копанию, Н;

      Рукл – сила сопротивления, обусловленная движением на уклоне, Н;

      Рин.- сила инерции при неравномерном поступательном движении, Н;

      Рв- сила сопротивления воздуха движению машины, Н;

      Рпов. - сила сопротивления при движении на повороте, Н.

Тяговый расчет проведем для транспортного режима при движении по влажной грунтовой дороге для случаев:

- прямолинейного движения на максимальной скорости:   Рд ≥ Рf+ Тφ+ Рв.;

    - движения на подъем с поворотом:    Рд ≥ Рf + Тφ+Рукл+Рв+Рпов..

Сопротивления при работе должны преодолеваться движущей силой Рд, обусловленной мощностью двигателя.

Составляющие в уравнении силового баланса:

1. Рд= , где    Мс = ,  rс= r0 –(0,12÷0,15)В= r0 –0,13*В;

где Мс – крутящий момент на выходном валу силовой установки, Нм;

      В – ширина  профиля шины, В=313 мм.

2. Рf =fk*Gк,

где fk-коэффициент сопротивления качению колеса (=0,15÷0,25), fk=0,2;

G – сила тяжести машины, G=9,81*18000=176580 Н.

Gк – нагрузка на одно ведущее колесо, Gк=G/4=176580/4=44145 Н.

3. Тφ=φ*Gк,

где φ – коэффициент сцепления движителя с грунтом (=0,2÷0,3), φ = 0,25;

4. Рв=q*F,   где q – предельно-допустимое динамическое давление ветра,    q=125 Па, ГОСТ 1451-77;

          F – наветренная площадь машины, F ≈ 7,6 м2;

5. Рукл=Gк*sin α, где α – угол въезда, α=21º;

6. Рпов.=fп*Gк, где fп- коэффициент сопротивления повороту, fп=0,05.

Расчет:

rс=554–0,13*313=513 мм=0,513 м.;     Мс = =3883 Н*м,             

[Рд2] = =15238 Н.  [Рд1] = =47821 Н.

        Рд =15238 < Рf+ Тφ+ Рв.=20815 Н.

        Рf+Тφ+Рв.= Gк*( fk+φ)+ q*F = 44145*(0,2+0,25)+125*7,6=20815 Н.

Так как условие [Рд2] =15238 < Рf+ Тφ+ Рв.=20815 Н., то экскаватор по влажной грунтовой дороге двигаться на максимальной скорости Vд=25 км/ч не сможет.

          Рf + Тφ + Рукл+ Рв + Рпов.= Gк*( fk+ φ + sin 21º + fп)+ q*F =

          = 44145*(0,2+0,25+0,3584+0,05)+ 125*7,6=38844 Н.

Условие выполняется [Рд1]=47821 > Рf + Тφ+Рукл+Рв+Рпов.= 38844 Н. При заданной мощности двигателя экскаватор может преодолевать максимальное сочетание дорожных сопротивлений при движении на низшей передаче при скорости  Vд=8 км/ч.

 

                                 3. Расчет производительности

Теоретическая производительность, П0, м3/ч:

                                        П0=q*n,

где q – геометрическая вместимость ковша, q=0,7 м3;

       n – возможное число рабочих циклов в час, n=3600/20=180.

                                П0=0,7*180=126 м3/ч.

Техническая производительность, Пт, м3/ч:

                                        Пт=q*nт*Кг, где Кг= Кн / Кр

где Кг – коэффициент влияния грунта;

      Кн – коэффициент наполнения, Кн =1,25;

       Кр – коэффициент разрыхления, Кр =1,35 для IV категории грунта;

 nт – наибольшее число циклов в минуту при данных условиях работы, nт=3.

                                Пт=60*0,7*3*1,25/1,35=117 м3/ч.

Эксплуатационная производительность, Пэ, м3/ч:

                  Пэ=Пт*Кв*Км,         Пэ=117*0,8*0,86=80,3 м3/ч.

где Кв – коэффициент использования по времени, Кв=0,8;

      Км – коэффициент квалификации машиниста, Км =0,86.

            Режим работы экскаватора складывается из непосредственно рабочих дней и нерабочих, состав которых следующий: праздничные и выходные дни, перебазировка машины, метеорологические и непредвиденные причины простоя, техническое обслуживание и ремонт.

Полученные значения производительности хорошо согласуются с опытными значениями для данного типа машины.

                             4.  Определение усилия резания

Для практических расчетов сопротивления копанию берется основное сопротивление – сопротивление резанию. Остальные силы учитываются эмпирическими коэффициентами.

Рисунок 3 – Схема силового взаимодействия режущей кромки ковша с грунтом

Р, Р0 – результирующие сила со стороны ковша, и сопротивление со стороны грунта;

Р1, Р01 – касательная составляющая силы и сопротивления;

Р2, Р02 – вертикальная составляющая силы и сопротивления;

Р3, Р03 – боковая составляющая силы и сопротивления.

Определяем Р01, Н:                  Р01= Рр+ Рт+ (Рпр+ Рзап),

где Рр=τ*hc*(Bk+ hc)*(0,55+0,015*α) + σ*(z*n*bp+ μ*y*n* bp),

      Рт= Р02* μ,   Р02= σ*у*n*bр,   

      Рпр+ Рзап= (Vпр+q*Kн)*ε,   Vпр= q*Kн/Кр,

где Рр- сопротивление грунта резанию, Н;

      Рт- сопротивление трению ковша о грунт, Н;

      Рпр- сопротивление передвижению призмы волочения грунта, Н;

     Рзап- сопротивление заполнению ковша грунтом, Н.

где τ –предел прочности грунта при срезе, τ=0,125 МПа;

       hc- толщина стружки, принимаем hc=250 мм;

       Bk- ширина ковша, по паспорту Bk=1,060 м;

        α  – передний угол резания, α =50º;

        σ – предел прочности грунта при смятии, σ =0,125 МПа;

         z – проекция контура износа режущей кромки на нормаль к траектории, z=10 мм;

         n – число зубьев ковша, по паспорту n=5;

         bp- ширина зуба ковша, bp=100 мм;

        μ –коэффициент трения стали о грунт, принимаем μ=0,65;

          y- проекция контура износа режущей кромки на касательную траектории резания, у=50 мм;

          Vпр –объем призмы волочения, м3;

           ε – удельное сопротивление от перемещения призмы грунта;

        Рр=125*250*(1060+250)*(0,55+0,015*50) + 0,125*(10*5*100+0,65*50*5*100) =

        = 53218,75+2656,25=55875 Н.

        Р02= 0,125*50*5*100=3125 Н.   Рт=3125*0,65=2031 Н.  

        Vпр= 0,7*1,25/1,35=0,65 м3. Рпр+ Рзап= (0,65+0,7*1,25)*115=175 Н.

        Р01=55875+2031+175=58081,0 Н.

                                    5. Расчет устойчивости

Расчет устойчивости проводим для следующих случаев:

1) Экскаватор расположен  на горизонтальной площадке. Рабочее оборудование расположено поперек продольной оси машины. Ковш наполнен грунтом. Производится отрыв ковша от бровки забоя.

2)  Вращение экскаватора на наклонной площадке с допустимым углом наклона 5º в сторону рабочего оборудования. Ковш находится на наибольшем вылете.

3) Движение с поворотом на косогоре при допустимом угле съезда 24º. Давление ветра поперек косогора. Поворот производится в нижнюю часть склона, когда центробежная сила действует в ту же сторону, что и составляющая силы тяжести.

По нормам Гогортехнадзора коэффициенты грузовой и собственной устойчивости должны обеспечиваться равными [Кс] ≥ 1,15, [Кгр] ≥ 1,4 с учетом только сил тяжести, [Кгр] ≥ 1,15 при учете опрокидывающего момента.

Оценка устойчивости проводится:

- по нормальным реакциям  на колесах машины и по углу устойчивости;

- по относительным безразмерным  показателям: коэффициенту грузовой  устойчивости Кгр, коэффициенту собственной устойчивости Кс, коэффициенту устойчивости Куст ≥ 1,1…1,12.

                                  Кгр=(Мс.зап-ΔМопр) / Мгр,

                                  Кс=Муд '/ М опр',

                                   Куст=(Муд+Мпр) / (Мопр+ ΔМопр),

где Мс.зап – момент собственной устойчивости, образованный силами тя 

                              жести без учета силы тяжести груза, Н*м;

      ΔМопр – опрокидывающий момент, создаваемый инерционными и вет

                               ровыми нагрузками, Н*м;

      Мгр – опрокидывающий момент силы тяжести груза, Н*м;

      Муд' – удерживающий момент от нормальных составляющих сил тя

                          жести поворотной платформы, рабочего  оборудования и ходо

                          вой части относительно оси опрокидывания, Н*м;

       Мопр'–опрокидывающий момент от силы тяжести противовеса, про

                            дольными составляющими сил тяжести поворотной платфор

                            мы, рабочего оборудования, ходовой  части, ветровыми нагруз

                            ками относительно оси опрокидывания, Н*м;

     Муд–удерживающий момент сил тяжести, Н*м;

     Мопр–момент от противовеса, Н*м.

Все моменты определяются по общей формуле: М= Σ Gi*hi,

где Gi- сила тяжести элемента или нагрузка ветровая или инерционная,Н;

       hi - плечо i-ой силы или нагрузки, определяемой по конкструции ма

             шины, м.

Рисунок 3 – Расчетные схемы определения моментов

   По техническим данным экскаватора ЭО -33211 А определяем значения

         сил тяжести и плечи  сил. Вычисляем  моменты и коэффициенты.     

                Мс.зап =275400 Н*м. ΔМопр =128300 Н*м. Мгр =95320 Н*м.

                                     Кгр=(275400-128300) / 95320=1,34.           

       Муд'=359621 Н*м.   Мопр'= 247320 Н*м.

       Кс=359621 / 247320=1,45.

      Муд = 315210 Н*м. Мпр =51400 Н*м. Мопр =116954 Н*м.

                           Куст=(315210+51400) / (116954+128300)= 1,49.

Условия устойчивости выполняются, значит конструктивно для 

        данной  машины устойчивость обеспечена  для транспортного и рабочего 

        положения.

 

 

 

Список использованной литературы.

1. Н.Н. Абрамов. Курсовое и дипломное проектирование по дорожно-

    строительным  машинам. Учебное пособие. М:Высшая  школа, 1972

2. Л.А. Гоберман. Основы теории, расчета и проектирования строительных и дорожных машин. Учебник для техникумов. М:Машиностроение, 1988

					КП – 00.00.00 ПЗ	Лист
Изм	Лист	N докум.	Подп.	Дата