Расчет параметров рабочего оборудования и гидропривода одноковшовых экскаваторов с оборудованием обратной лопаты

Время, затрачиваемое на копание, складывается из продолжительности отдельных операций.

Где – время копания поворотом ковша и рукоятки;
- время подъема стрелы;
- время поворота на выгрузку;
- время отворота рукояти с груженым ковшом;
- время выгрузки;
- время поворота в забой;
- время опускания стрелы.

Рисунок 8. Расчетная схема гидромеханизма поворота ковша.
Принятая двухпоточная схема гидропривода от сдвоенных регулируемых насосов позволяет оператору, совмещая две и даже три операции, сократить время. Типовой цикл экскаватора с оборудованием обратной лопаты изображены на рис. По оси абсцисс отложены 4 составляющие цикла: 1 – копание; 2 – подъем стрелы; 3 – выгрузка; 4 – поворот в забой и опускание рукояти. По оси ординат отложен коэффициент загрузки двигателя К (%), определяемый отношением используемой мощности к номинальной мощности двигателя.

Рисунок 9. Диаграмма цикла работы гидравлического экскаватора с обратной лопатой.
Расчет мощности первичного двигателя проведен по наиболее нагруженным частям цикла I и II. Максимальная продолжительность операции копания определяется

Где q – вместимость ковша, м .
Тогда расчетная мощность первичного двигателя Nдв, необходимая для осуществления процесса копания, может быть определена:

Где – коэффициент использования мощности насосной установки в процессе копания;
А – энергоемкость процесса копания в расчетном грунте, отнесенная к единице вместимости ковша, кДж/м ;
– суммарный КПД привода и рабочего оборудования.
Как видно из диаграммы загрузки двигателя, мощность совмещенных операций на втором участке диаграммы не должна превышать мощность первичного двигателя. В качестве первичных двигателей могут быть использованы двигатели Д-65 ЛС, СМД-14, Д-24 ОЛ, СМД-17 Н, АМЗ-235 Г.
Наиболее распространение на отечественных гидравлических экскаваторах 3-5 размерных групп получили двупоточные схемы гидропривода с двоенными насосами регулируемой производительности типа 223 с диаметрами плунжеров 20 и 25 мм, имеющими встроенные редукторы.
Учитывая, что копание производится при максимальном давлении, близким давлению настройки предохранительных клапанов, определим соответствующую минимальную подачу каждой секции насоса:
л./мин.
Где - общий КПД насоса.
Наибольшую подачу насоса определяют, исходя из номинальной (Vном. =0,3 м/с) и максимально допустимой ( Vmax.=0,5 м/с) скоростей движения штоков гидроцилиндров. Зная определенные данные площади поршней F (м ), найдем:
л./мин.
Где - объемный КПД насоса.
При стрелоподъемном механизме, выполненном с двумя гидроцилиндрами, в формулу подставляются площади обоих гидроцилиндров.

Диапазон регулирования насоса определяем:

Определяем необходимую частоту входного вала насоса:
об/мин.
Где =214 - рабочий объем насоса.
Откуда передаточное число раздаточного редуктора:


6. Расчет массы противовеса
Противовес расчитывют, исходя из обеспечения устойчивости экскаватора при действии основных нагрузок в расчетном положении.
Коэффициент устойчивости машины при действии основных нагрузок . масса противовеса определяется из условия:

Где - удерживающий момент экскаватора;
- его опрокидывающий момент.
В соответствии со схемой 9 составляют уравнение моментов относительно ребра опрокидывания в точке О:


Где – сила тяжести противовеса, кН;
– расстояние от центра тяжести противовеса до оси поворота платформы: м.;
K=1,66 м – колея машины;
Gдв – сила тяжести двигателя: кН ;
Nэ – мощность двигателя;
– расстояние от ц.т.двигателя до оси поворота платформы;
Gx – сила тяжести ходового оборудования:
Gр.о – сила тяжести рабочего оборудования: Gр.о=1,55m=1,55х35=54;
rр.о – расстояние от ц.т.рабочего оборудования до оси поворота платформы:;
Gк – сила тяжести ковша:
Gк=mg=0,338*9,81=3,38 кН;
rк+г – расстояние от ц.т.ковша с грунтом до оси поворотной платформы: rк+г=Rк=6,5 м;
Gг – сила тяжести грунта в ковше:
Принимая Муд/Моп=1,15, получим:






7. Производительность экскаватора
Эксплуатационную часовую производительность экскаватора определяют по формуле:


Где Кн и Кр - коэффициенты наполнения ковша и разрыхления грунта в зависимости от категории грунта принимаем по таблице 2.
Коэффициент использования машины по времени Кв для обратной лопаты равен 0,85.

8. Конструкция рабочего оборудования
Ковш сварной конструкции состоит из задней стенки, двух боковых стенок, передней стенки с козырьком и зубьев. Зубья заканчиваются сужающимся хвостиком, который вставлен в гнездо козырька и зафиксирован клином. Боковые зубья крепятся к стенкам застенками. Зубья изготавливают литыми. Посредством проушин ковш шарнирно соединен с рукоятью. А проушиной с серьгой, на которую воздействуют гидроцилиндры поворота ковша. Толщину стенок К определяют по формуле:

Примем =10 мм.
Зуб рассчитывают на прочность в опасном сечении под действием максимального усилия копания.
кН
Рукоять представляет собой коробчатую балку переменного сечения, сваренную из листового проката, толщину которой определяем
Примем



Рисунок 10. Расчетное положение экскаватора при движении основных нагрузок.

Рисунок 11. Схема определения основных параметров рабочего оборудования.
Литература
Доценко А.И., Королев А.В. Машины для земляных работ. Расчет параметров рабочего оборудования и гидропривода однокавшовых экскаваторов с обратной лопатой. – М.: МИКХиС, 1994г. -40 с.
Долебровский Н.Г. Гольперин М.И. Строительные машины.
Смоляцкий Э. А. Перлов А.С. , Королев А. В. Рабочее оборудование одноковшовых полноповоротных гидравлических экскаваторов. Обзор. – М.: ЦНИИГЭстроймашин, 1971.
Гоберман Л. А. Степанян К.В., Заленский В.С. Теория, конструкция и расчет строительных и дорожных машин.- М.: Машиностроение , 1979.

Спецификации









МГАКХиС МиА ПТСДМ 08077 190222КП Изм. Лист № докум. Подпись Дата Студент Одноковшевый экскаватор Лист Листов Руковод. Консульт. МГАКХиС Н. Контр. Зав. Каф

МГАКХиС МиА ПТСДМ 08077 190222КП Лист Изм Лист № докум. Подпись Дата 5