Определение основных параметров рабочего оборудования

2.3 Определение основных параметров рабочего оборудования

Из всех основных видов сменного рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов с гидравлическим приводом (обратной и прямой лопаты, грейфера, погрузочного ковша и т. д.) чаще всего применяют рабочее оборудование обратной лопаты. Этот вид рабочего оборудования характеризуется большим числом совмещаемых операций в цикле и более тяжелым нагруженном привода.

Для гидравлического экскаватора рабочее оборудование обратной лопаты следует считать расчетным видом оборудования, определяющим места крепления всех видов оборудования на поворотной платформе и мощность привода исполнительных механизмов.

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. Между Н_К и Н_В существует зависимость:

где b = 0.85 м - ширина ковша, м;

k_Р = 1.26- коэффициент разрыхления грунта, задаётся в зависимости от категории грунта согласно таблицы. H_к =5.91 м, максимальная глубина копания, м. Определим длину стрелы l_С, м:

где α_С — угол поворота стрелы, α_С = 94°.

Определим размер рукояти l_Р, м:

где K_i = 0.7645, коэффициент пропорциональности рукояти относительно массы экскаватора.

По найденным размерам  и , троят осевой профиль рабочей зоны

Рис. 4. Осевой профиль рабочей зоны

В процессе экскавации грунта надземная часть рабочей зоны может быть использована полностью, а подземная часть - только в пределах безопасной зоны, согласно СНиП ограниченной откосом безопасности не ближе 1 м (на уровне стоянки) от наиболее удаленной от оси вращения поворотной платформы точки опорного контура . Крутизна откоса безопасности зависит от вида разрабатываемого грунта и глубины копания. Абсциссу точки L - начала откоса безопасности на уровне стоянки экскаватора определим как

где а - расстояние от крайней точки опорного контура экскаватора до начала откоса, согласно СНиП принимаемое равным 1 м;

Bк=0.85 м – ширина ковша; lг – расчетная глубина копания

Рис. 5. Схема к определению параметров гидроцилиндра рукояти.

2.4 Выбор типоразмеров гидроцилиндров и их привязка

2.4.1 Выбор типоразмеров гидроцилиндра привода рукояти

Определим работу, затрачиваемую на преодоление сопротивлений грунта копанию рукоятью:

где К1 – удельное сопротивление грунта копанию, К1=220 кПа;

Кэ – коэффициент энергоемкости, Кэ=0.94;

q – вместимость ковша, q=0.4 м3;

lк=R1=1.2 м;

Hp=3.94 м – оптимальная глубина копания;

τ – угол наклона откоса безопасности к уровню стоянки экскаватора, τ=75˚30’

Для определения работы A_G (кДж), затрачиваемой на преодоление сил тяжести рабочего оборудования и грунта в ковше, предварительно найдем силы тяжести ковша, рукояти с гидроцилиндром привода ковша, коромыслом и тягой, стрелы с гидроцилиндром привода рукояти и грунта в ковше.

Масса ковша m_к (т) определена ранее, массы рукояти т_р (т) и стрелы m_с (т) определим приближенно по подобию с уже имеющимися экскаваторами как

где  - масса 1 п. м. металлоконструкции рукояти или стрелы, выбираемая из пределов = 0,08 ... 0,38 т/м при m_э= 6 ... 40. Принимаем = 0,24 т/м.

Массу грунта в ковше в начале (т_гн, т) и в конце (m_гв, т) прямолинейного участка ВС определим как:

где  - плотность грунта,  =1.9 т/м³;

V- объем грунта в ковше

Тогда

Определим силы тяжести рабочего оборудования.

Сила тяжести рукояти:

Сила тяжести стрелы:

Сила тяжести ковша:

Сила тяжести грунта в ковше в начале и в конце участка ВС:

С использованием полученных данных вычислим работу, затрачиваемую на преодоление сопротивления сил тяжести элементов рабочего оборудования и грунта в ковше на указанных перемещениях:

Полная работа, затрачиваемая на преодоление сопротивлений грунта копанию и подъему рабочего оборудования с грунтом, определится суммой:

Такую же работу, с учетом потерь на трение в кинематических парах, учитываемых коэффициентом полезного действия (КПД) механизма поворота рукояти, выполнит гидроцилиндр ее привода:

,

Приближенно указанный КПД можно определить как:

где  - КПД одного шарнира (для смазанных шарниров );

n - число шарниров (п = 3);  - механический КПД гидроцилиндра, учитывающий потери на трение в парах поршень - зеркало цилиндра и шток - накидная гайка ().

Тогда работа гидроцилиндра механизма поворота рукояти будет равна:

Представим работу  через параметры гидроцилиндра: перепад давлений рабочей жидкости в его полостях, принимаемый как среднее рабочее давление  (кПа); площадь F (м²) и ход поршня  (м). С учетом примерно 10% потерь при перемещении жидкости от насоса к гидроцилиндру среднее рабочее давление определится как:

, МПа

где  - среднее рабочее давление, развиваемое насосом, МПа. Для аксиально-поршневых насосов серии 223 = 32 МПа.

В пределах рассматриваемого перемещения рабочего оборудования ход поршня L_n используется лишь частично - L_n'. Предполагая перемещение поршня примерно пропорциональным синусу половины углового перемещения рукояти относительно стрелы, найдем:

, м

где ради сокращения записи в дальнейших расчетах обозначено:

где  и  - углы между кинематическими звеньями  и  соответственно в их нижнем и верхнем положениях (определяются непосредственным измерением по схеме рис. 5), =145˚ и =82.5˚

 - полное угловое перемещение рукояти, =105˚

Представим работу гидроцилиндра в виде:

, кДж

Произведение  есть рабочий объем гидроцилиндра  (м³) - его обобщенная характеристика. Тогда рабочий объем гидроцилиндра будет равен

, л

По этому параметру (отклонение в меньшую сторону не более 10%) предварительно выберем типоразмер гидроцилиндра (таб. 3).

Таблица 3

Похожие работы

Разработка рабочего оборудования одноковшового погрузчика

Скачать

11706

0

5

... трубопровод=36 =36 =12 По принятому диаметру действительная скорость движения жидкости в трубопроводах (): всасывающий трубопровод сливной трубопровод ; ; напорный трубопровод ; ; Устойчивость одноковшовых погрузчиков Продольную устойчивость погрузчика рассчитывают относительно передней и задней оси опрокидывания. Погрузчик располагают так, чтобы его продольная ось была ...

Проект модернизации одноковшового экскаватора с целью повышения производительности и экономической эффективности

Скачать

48464

8

20

... массы ковша. Грейфер применяют обычно для разработки грунтов малой плотности (I и II группы) и находящихся под водой. Более плотные грунты предварительно необходимо рыхлить. Производительность одноковшового экскаватора снижается по мере увеличения плотности грунта. Кроме того, она зависит от способа разработки грунта (при работе "на вымет" производительность повышается, при погрузке на ...

Основные технологические процессы на разрезе "Томусинский"

Скачать

198743

25

38

... и транспортного оборудования. Структуры комплексной механизации при использовании оборудования цикличного действия показаны на рис. 3.6. Комплекс оборудования формируется из соответствующего основного и вспомогательного оборудования отдельных технологических процессов: подготовка пород к выемке, выемочно-погрузочные работы, перемещение горной массы, отвалообразование (при разработке пустых пород), ...

Проектирование производства работ по возведению монолитного железобетонного фундамента здания

Скачать

56846

15

1

... размером 0,5х1,2 м и 862 щита размером 0,4х1,2 м. 6. УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ Опалубку, применяемую для возведения монолитных железобетонных конструкций, необходимо изготовлять и применять в соответствии с проектом производства работ, утвержденным в установленном порядке. При установке элементов опалубки в несколько ярусов каждый последующий ярус следует устанавливать только после ...