Стійкість екскаватора

Коефіцієнт стійкості екскаватора визначається відношенням сумарного моменту утримуючих сил М_у до сумарного моменту перекидаючих сил М_о взятих відносно осі, що проходить по краю опорних котків гусеничного або бази крокуючого ходового пристрою. Значення коефіцієнта повинне бути більше одиниці, тобто повинна дотримуватися умова

(16.3)

Перевірка екскаватора на стійкість здійснюється для трьох станів: робочого, неробочого й транспортного. При цьому враховується вітрове навантаження (кН), що збільшує можливість перекидання екскаватора:

Р_в = КoF_БРв

де Ко – коефіцієнт суцільності, рівний 0,4–0,6 для ґратчастих ферм і 0,6–0,8 для механізмів;

F_б – площа обрису екскаватора в площині, перпендикулярній до напрямку перекидання, м²;

Р_В – швидкісний напір вітру. Для неробочого й транспортного положень машини р_в = (1…2) кПа, для робочого положення р_в = (0,25…0,4) кПа.

Пряма лопата. Розрахунок стійкості виконується виходячи з умови, що екскаватор повинен мати можливість реалізувати максимальні зусилля на ковші при роботі поперек гусениць. Перекидаючий М_о й утримуючий М_у моменти розраховуються відносно осі, що проходить по краю опорних котків (точка З, див. рис. 16.1, а).

Розрахунок ведеться для чотирьох основних випадків: відрив важкої перешкоди; найбільш несприятливий випадок нормальної роботи; рух на найбільший підйом, що долається і спуск по найбільшому ухилі.

У першому випадку приймається середній виліт рукояті ковша, при якому піднімальний канат має вертикальний напрямок, а зуби ковша перебувають на рівні осі напірного вала; екскаватор стоїть на горизонтальній площадці; ківш порожній. Зусилля в піднімальному канаті максимальне [див. формулу (14.8)].

З рівняння моментів відносно осі напірного вала визначається максимальне зусилля Р _{01 мах} на зубах ковша. При цьому момент на валу двигуна підйому близький до стопорного. Тому що вся потужність витрачається на підйом ковша, напірне зусилля в розрахунок не вводиться. Перекидаючий момент являє собою суму добутків дотичного зусилля Р _{01 мах} сил ваги ковша, рукояті й стріли на відповідні плечі сил. Дія напірного зусилля «на себе» ураховується тільки при розрахунку екскаваторів великої потужності. У цьому випадку зусилля напору відповідає стопорному моменту на валу двигуна напору. Утримуючий момент створюється силами ваги всіх частин екскаватора, що перебувають ліворуч від точки С. Перекидання одноковшевого екскаватора у вибої практично виключено, тому що, відключивши піднімальний двигун, можна відразу відновити стійке положення машин.

У другому випадку – найбільш несприятливому при нормальній роботі екскаватора – розглядається навантажений ківш на повному вильоті, зусилля на зубах ковша визначається за робочим значенням зусилля підйому з урахуванням кута нахилу каната до рукояті. Зусилля напору, що діє «на себе», приймається рівним половині робочого зусилля напору. Піднімальне й напірне зусилля розраховуються при номінальних величинах швидкостей підйому й напору.

Для екскаваторів великої потужності в розрахунок вводиться повне напірне зусилля. Варто мати на увазі, що для восьмигусеничных екскаваторів плечі сил беруться відносно осі плунжерів гідравлічних циліндрів нижньої рами.

Запас стійкості, що рекомендується, для двох розглянутих випадків . Більше значення вказує на зайву масу екскаватора для даних значень зусилля підйому й радіуса дії.

При пересуваннях з погляду стійкості небезпечне подолання найбільшого підйому й спуску по найбільшому ухилі. У тім і іншому випадку враховується швидкісний напір вітру (0,25 кПа), що діє в напрямку, що зменшує стійкість екскаватора. Запас стійкості приймається не менше 1,2.

Для руху на підйом з кутом (рис. 16.2, а) стріла встановлюється (якщо це можливо) під мінімальним робочим кутом до поверхні переміщення, рукоять має максимальний виліт з порожнім ковшем у землі. При спуску під кутом (рис. 16.2, б) стріла перебуває під максимальним кутом до робочої площадки, рукоять висить вертикально. Приймається, що лінія перекидання проходить по краю опорної поверхні гусениць у точках А и В. Варто мати на увазі, що через просідання гусениць, особливо при русі під ухил, дійсний нахил шляху може виявитися значно більше розрахункового. Тому попередньо визначають максимальний тиск Р_mах екскаватора на ґрунт, який не повинен перевищувати допустимий для даного ґрунту. У іншому випадку екскаватор повинен пересуватися по настилу.

Рисунок 16.2 – Визначення стійкості прямої лопати: а – при підйомі;

б – при спуску

Драглайн. Стійкість драглайна визначається при наступних умовах (рис. 16.3): екскаватор стоїть на площадці з нахилом 10–12⁰; стріла перебуває під мінімальним робочим кутом = (25+30)⁰, навантажений ківш – на повному вильоті. Перекидаючий момент розраховується з урахуванням відцентрових сил, що з'являються при обертанні поворотної платформи з кутовою швидкістю . Момент береться дноснові лінії, що проходить по краю опорної бази (точка А). Величина перекидаючого моменту М_ОА (кН м) визначається за формулою

де G_c і – вага стріли й ковша з породою відповідно, кН; , h_c і h_к+п – плечі сил (див. рис. 16.3), м; В – ширина бази, м.

Рисунок 16.3 – Схема до визначення стійкості драглайна

Утримуючий момент М_уд визначається як сума моментів сил ваги всіх вузлів екскаватора (G ₁ G_б, G_np), окрім робочого обладнання, також відносно точки А; h₁, h_б, h_np – висоти центрів сил ваги вузлів екскаватора. Необхідний запас стійкості 1,15>φ >1,1.

Для екскаваторів великої потужності допускається кут α> 7⁰, а запас стійкості збільшується до 1,17…1,2.

При зазначеному вище коефіцієнті стійкості тиск у точці А не повинен перевищувати 0,25 МПа. Якщо фактичний запас стійкості виходить більшим, то це вказує на можливість збільшення довжини стріли або маси ковша при оснащенні екскаватора більш потужним робочим обладнанням.

Роторний екскаватор. Стійкість роторного екскаватора перевіряється для найбільш несприятливого розташування діючих на нього сил. Розрахунок ведеться для випадку, коли ротор опущений на землю (аварійний випадок, а на конвеєрі консолі противаги перебуває порода. Зсув рівнодіючих сил, що діють на поворотну платформу, визначається при висунутій (противага відсунута назад) і при утягненій стрілі (противага присунута до осі екскаватора) з урахуванням тиску нижнього кінця стріли ротора на консоль противаги й моменту від вітрового навантаження, що розраховує для швидкісного напору (Р_в = 0,25 МПа).

Перекидаючий і утримуючий моменти визначаються відносно лінії, що проходить через центри сферичних опор гусеничного ходу. Розрахунок ведеться за найбільшим зсувом рівнодіючої (див. вище – зрівноважування платформи). Маса відвальної консолі приймається з урахуванням ваги породи, що знаходиться на її конвеєрі. Утримуючий момент визначається силами ваги нижньої рами й ходового пристрою.

Ланцюговий екскаватор. Його стійкість перевіряється також і для аварійного випадку, коли рама ковша покладена на уступ, а противага зміщена в крайнє заднє положення.