Визначення ємності ковшів і основних розмірів

На роторних екскаваторах застосовуються ковші двох форм: прямокутні й трапецеїдальні (рис. 4.1). Форма ковша визначається протіканням процесу розвантаження, тому що утруднення в повноцінному примусовому очищенні ковша при роботі в грузлих і липких ґрунтах змушує застосовувати додаткові пристрої для більш ефективного розвантаження.

Ковші прямокутної форми застосовуються для роботи в м'яких малозв’язних і незв'язних ґрунтах. У всіх інших випадках використовуються ковші трапецеїдальні з нахилом бічних стінок назовні, на кут 20…25°. Кути цього профілю окреслюються радіусом (0,1…0,2) . Ковші виконуються звужуючими назад або з козирками, що розширюються до ріжучої крайки. (рис. 4.2).

а – дугоподібна; б – трапецієподібна; в – пелюсткова ріжуча крайка

Рисунок 4.1 – Форма ковшів і ріжучої крайки

Друга конструкція значно краще, тому що вона усуває ущільнення ґрунту в ковшах внаслідок проходу його по перетину, що звужується.

Бічна частина ріжучої крайки ковша виконується радіальною або похилою вперед під кутом або назад під кутом . Нахил бічних крайок ковша сприяє зниженню енергоємності копання, але виступаюча ріжуча крайка викликає великий відкол при роботі в міцних й навіть середніх по міцності ґрунтах. А велика кусковатість ґрунту, що розвантажують, підвищує зношування пристроїв, що перевантажують, стрічки конвеєра і її опор. У меншому ступені відкол утворюють прямокутні й трапецеїдальні ковші з гострими кутами. На рис. 4.3 (а, б, в, г, д, е) представлені типи ковшів, що рекомендуються різними авторами.

Рисунок 4.2 – Профіль і основні розміри ковша роторного екскаватора

Нахил бічних стінок рекомендується виконувати під кутом (рис. 4.2) [13]:

(4.2)

де – кутова швидкість, рад/с;

– прискорення сили ваги, м/с²;

– кут нахилу ковша наприкінці наповнення, відлічуваний від нижнього положення ковша по вертикалі осі ротора;

– коефіцієнт тертя ґрунту об ківш;

– діаметр ротора, м.

Практично = 30…37°.

Кутову швидкість ротора обчислюють:

,

тут – число обертів ротора, воно може бути отримано, знаючи лінійну швидкість V_р, значення якої наведене в табл. 4.3.

Днища ковшів, залежно від виду розроблювального ґрунту, виконують твердим або гнучким. Тверде днище застосовують для твердих порід, гнучке – з ланцюгів для розробки липких і грузлих.

Розрахункову ємність ковша визначають по формулі [4, 5]:

(4.3)

де – теоретична продуктивність, м³/год;

– кутова швидкість ротора, рад/с;

– кількість ковшів.

Ємність ковша може бути отримана й у залежності від висоти ковша [13]

, (4.4)

де – коефіцієнт ємності виконаних конструкцій для незв'язних ґрунтів, рекомендується = 0,8, середньозв’язних = 1,0; грузлих = 1,25.

Або із сумарної ємності ковшів, що пов'язана з параметрами ротора залежністю [4, 5, 13]:

. (4.5)

Взаємозв'язок між ємністю ковша і його лінійними розмірами представляється вираженням [5]:

,

де – коефіцієнт форми ковша, що приймають = 0,5…0,65;

– висота ковша.

Розрахункова ємність ковша рівняється ємності ковша плюс ємність підковшового простору .

. (4.6)

Частка підковшового простору по даним УкрНИИпроекта змінюється в межах

= 0,25…1 25.

Раціональне співвідношення сумарної ємності ковша з підковшовим простором і розрахункової ємності ковша встановлюється шляхом зіставлення коефіцієнтів розпушування ґрунту (породи) у ковші й на стрічці конвеєра. По даним УкрНИИпроекта, коефіцієнт розпушення в ковші ротора більше, ніж на стрічці конвеєра, k_кр>k_лк і становить k_рк = 1,42…1,55. Раціональне відношення розрахункової ємності ковша до сумарної його ємності й підковшового простору виражається у вигляді:

. (4.7)

При підстановці чисельних значень k_рк і k_лк маємо для екскаваторів з нормальним зусиллям копання

(4.8)

с підвищеним зусиллям копання

(4.9)

Лінійні розміри ковшів визначають, з огляду на особливості процесу розвантаження. Цім вимогам задовольняють ковші з розмірами

(4.10),

Але , де ,

тоді

,м; (4.11)

тут – радіус ротора по ріжучій крайці ковша, м;

– радіус ротора по обичайці, м.

Довжина ковша приймається:

, (4.12)

або

. (4.13)

а, б – ковші напівкруглого обрису; в – пелюсткового типу;

г – трапецеїдальні; д і е – трапецеїдальні й напівкруглого обрису

Рисунок 4.3 – Пропоновані форми ковшів роторних екскаваторів

Кут кінематичного поздовжнього профілю ковша в плані

, (4.14)

де – максимальна швидкість повороту на зовнішньому радіусі ротора, м/хв.;

– мінімальна швидкість різання, м/хв.

У виконаних машин рад.

Розмір поперечного перерізу ковша перевіряють по відповідності його площі стружки (рис. 4.9). Для цього задаються відношенням товщини стружки до ширини для екскаваторів з невисувною стрілою приймають = 2,5…4,0; з висувною =1,8…3,0.

Обсяг однієї стружки, рівний розрахунковій ємності ковша (з урахуванням коефіцієнта розпушування), визначають по формулі:

у щільному тілі.

Підставивши залежність у формулу (4.3), одержимо [5]

, (4.15)

, (4.16)

де й – відповідно максимальна товщина й ширина стружки. Розміри ковша залежно від ; будуть відповідно рівні:

. (4.17)

Висота

. (4.18)

Довжина ковша по дузі приєднання його до ротора

. (4.19)

Ємність ковша

, (4.20)

де – середня ширина ковша.

Н.Г. Домбровський рекомендує приймати наступне співвідношення між лінійними параметрами ковша: =0,5…1,1; =0,5…1,1. Низькі ковші зручніші для роботи тонкими, широкими стружками, високі – товстими, вузькими стружками. По даним ДГІ ім. Артема оптимальне значення

; .

При виборі співвідношень можна попередньо рекомендувати : : для дуже грузлих ґрунтів 1:(1,4…1,5):(1,8…2,0) для середньозв’язних ґрунтів 1:(1,1…1,2):(1,4…1,5); для незв'язних, сипучих ґрунтів 1:(1,0…1,1):(1,2…1,3).