Проект модернизации одноковшового экскаватора

 

Вес грунта в ковше:

 

                                                    q_г = q_к×                                                     (13)

 

где - плотность грунта в естественном состоянии, = 17 000 н/м³

 

                                                    q_г = 1,2×17 000   = 20,4 кН                                                 

 

Усилие, необходимое для  подъема ковша

 

Sп = Р_о1 + q_р + q_кс+ q_г +Р_о2

Sп =23,4+4,5+13+20,4+3,2 =61,1 кН

 

Мощность привода механизма  подъема

 

                                                     N_п =                                                      (14)

 

где - КПд привода подъема ковша; = 0,85[4,с.72]

V_п – скорость подъема блока ковша, V_п =0,4  м/с (при q_к = 0,1

N_п =   = 35,9 кВт

 

3.2 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ НАПОРНОГО  МЕХАНИЗМА

 

Определим графическим методом  усилие напора в трех расчетных положениях: начало копания – стрела под углом 60; конец копания – стрела под углом 45° с максимальным вылетом ковша; стрела под углом 60° с максимальным подъемом ковша.

• Стрела направлена под углом 60°

р_нап

N_c 

 

60° 

                                   q_р                                     Н_н

                        

                                                 S_р

                                                       Р_о1

                                   q_кс              Р_о2

Масштаб 1мм = 1кН

                                                  Р_н

Рисунок 2

Из построения многоугольника сил Р'_нап =39 кН

 

Мощность напора

 

                                                      N_H = Р'_нап×                                                          (15)

 

N_H1 =39× = 13,8 кВт

 

• Стрела направлена под углом 45°     

 h_c

 

       N_{c                        Sп}

  р_{нап Ро1}

   Р_о2

                                                            q_р

   45°                 q_кс+q_п

                                                                                                         Н_н

                        

                                                

                                                      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Масштаб 1мм=1кН

 

Рисунок 3

 

Из построения многоугольника сил Р''_нап =35 кН

 

Мощность напора

                                                     

N_H2 =35× = 12,5 кВт

 

• Стрела направлена под углом 60°

 

 Sп

 Р'''_нап

 g_р                                  g_кс+g_z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Масштаб 1мм = 1кН

     Рисунок 4

Из построения многоугольника сил Р'''_нап =45 кН

 

Мощность напора

                                                     

N_H3 =45× = 15,8 кВт

 

Определим мощность силовой  установки:

 

                                                        N =N_п +N _H3                                                          (16)

 

N =35,9+15,8=51,7 кВт

 

 

3.3 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА

 

По таблице 39 [5] вес платформы  с механизмами экскаватора –  аналога G^п _ан =6,2 т. Тогда вес платформы проектируемого экскаватора:

 

                                                Gпл = К× G^п _ан                                            (17)

 

Gпл = 4,8×6,2 = 29,8 т

 

По намограмме [4, рис. 3.17а] определяем момент инерции вращающейся части экскаватора: J=24,5 мНс²

Исходные данные для определения  мощности механизма поворота:

• КПД механизма поворота *_пов =0,8[4, с.72]
• Угол поворота = 100° [4, с.73]
• Продолжительность поворота t_п =6с[1,с.13]

 

По намограмме [4, рис. 3.17а] мощность N_пов =45 кВт

 

 

 

 

 

 

 

4СТАТИСТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЭКСКАВАТОРА

 

4.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА ПРОТИВОВЕСА

 

Статистическим расчетом определяют: уравновешивание платформы, ее устойчивость, реакции опорных  катков платформы и цапфы, давление на опоры и на грунт.

Уравновешивание платформы при проектировании машины сводится к стремлению смещения механизмов как можно ближе к задней стенке кузова. Необходимая величина противовеса g^max _пр определяется для двух крайних положений равнодействующих весов. Первое положение соответствует возможности выхода равнодействующей назад и отвечает, например, для рабочего оборудования лопаты, моменту начала копания при ковше, лежащем на земле (рис. 5)

 r_n r'_c

r₁ 

l₁  l₂

G₁+g_c+g_пр^max 

 g_c

                       g_пр ^max G_пл

 R_k3 max

 

Рисунок 5

Линейные размеры взяты из чертежа общего вида экскаватора замером:

r_п = 3м

r₁ =2 м

l₁ =l₂= 1м

r'_c =2,9 м

Составим уравнение баланса  относительно точки 1

g^max _пр = (r_п - l₁) + G_пл(r₁ - l₁) = g_с(r'_c +l₁)                       

 

Отсюда вес противовеса

                                         g^max _пр =                                    (18)

g^max _пр = = -9,5

 

Второе положение отвечает груженому ковшу на 2/3 вылета. Согласно принятому условию, предполагается, что во втором случае равнодействующая проходит через передние опорные  катки (рис 6).

Из чертежа общего вида экскаватора:

r_п = 3м    

          r₁ =1,6 м                             

l₁ =l₂= 1м                                                 

              r''_c =4,2  м

         r_р= 6,6 м        

              r_к+ r_р = 10 м

 

 

             r_k+r_р

     r_п                                                                     r_р

 

         r₁                               r''_c

          l₁ l₂ 

       N_{c                        Sпmax}

  р_нап 

   

                                           g_c                 g_р

   _max                  g_k

  g_пр G_пл                                                                                                           

                        

 

                                               

Рисунок 6

                               

Составляем уравнение  баланса относительно точки 2

 

                    g^max _пр =                    ₍₁₉₎

 

g^max _пр = =3т = 30 кН

 

 

 

 

 

3.2 УСТОЙЧИВОСТЬ ЭКСКАВАТОРА

Расчет устойчивости лопаты производится из условия, что экскаватор должен иметь возможность реализовать  максимальное усилие ковша при всех случаях правильного его использования. В соответствии с этим расчет производится на четыре основных положения:

1. отрыв тяжелого препятствия встреченного в забое;
2. наиболее неблагоприятный случай нормальной работы;
3. движение на наибольший преодолеваемый подъем;
4. спуск по наибольшему уклону;

Отрыв препятствия экскаватором следует рассматривать при установке  машины на горизонтальной площадке при  стреле под углом наклона 45°, канаты подъема направлены вертикально, ковш пустой, платформа установлена поперек  ходовой части (рис.7)

Определим опрокидывающий и  удерживающий моменты относительно точки С.

                                          r₁                                                                 r₃

                                              r₂    

                         

                                     

                                                                                                          s_max

 g_k

                  g_пр                G_пл

 С

 

Рисунок 7 –Схема для определения  устойчивости экскаватора при отрыве препятствия

Из чертежа общего вида:

r₁ = 5м

r₂ =3,1м

r₃=5,1м

                                        М_уд =g_пр ×r₁ +G_пл ×r₂                                                                       (20)      

 

М_уд =305+2483,1 =919 кНм

 

                                              М_оп =S_п×r₃                                                       (21)

                        

М_оп =61,1×5,1=312 кНм

 

Рекомендуемый запас устойчивости [с.61, 5 ]

 

1,1К = _1,05

 

К= =2,9

 

При проверке устойчивости при нормальной работе принимается  положение экскаватора по рис. 8, когда рукоять выдвинута на полный вылет, а ковш наполнен грунтом. Такое  положение отвечает концу копания.

Определим опрокидывающий и  удерживающий момент относительно точки  С.                                    

 

                                                                                                         r₁

                                                    r₂

                           r₇ r₃

                                       r₆