Экскаваторов с гибкой подвеской (4 часа)*

Часть I

РАСЧЕТЫ ПО КИНЕМАТИЧЕСКИМ СХЕМАМ И

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ ОДНОКОВШОВЫХ

ЭКСКАВАТОРОВ С ГИБКОЙ ПОДВЕСКОЙ (4 часа)*.

Задание: Произвести кинематические и силовые расчеты передач одноковшовых экскаваторов и определить сменную производительность. Данные для расчета приведены в табл. 1.

Последовательность выполнения работы:**

1. Изучить и вычертить заданную конструктивно - компоновочную схему (рис. 1). Указать основные части и сборочные единицы (узлы) и проставить основные технологические параметры.

2. Вычертить схему запасовки канатов заданного экскаватора с указанным в варианте рабочим оборудованием (рис.2,4,6,8,10,13). На схеме обозначить барабаны, канаты, полиспасты, оси и валы, муфты, фрикционы и др. Определить кратность полиспастов.

3. Изучить рекомендации и условные обозначения к кинематическим схемам (приложение 1) и вычертить кинематическую схему заданного экскаватора с заданным рабочим оборудованием (рис. 3, 5, 7, 9, 11, 12, 14). На схеме обозначить все передачи (шестерни, зубчатые колеса, звездочки, червяки и червячные колеса, валы и оси, муфты, фрикционы, основные сборочные единицы и др. (сборочные единицы - а, б, в, г,...); валы и оси - римскими цифрами I, II, III, IV,...; шестерни, зубчатые колеса, звездочки, червяки и червячные колеса - Z1, Z2, Z3,...; диаметры барабанов, звездочек и колес - D; подшипники, фрикционы, тормоза, муфты, храповые устройства и др. - арабскими цифрами 1, 2, 3, 4,... В отдельной таблице привести значения числа зубьев шестерен, зубчатых колес, звездочек, их модуль m и шаг t. Описать работу устройств и последовательность включения передач, работу тормозов, фрикционов и муфт.

4. Определить передаточное число от двигателя до искомого органа:

, (1)

где U - передаточное число между ведомым колесом (звездочкой), червячным колесом и ведущей шестерней (звездочкой), червяком.

, (2)

где Z2 и Z1 число зубьев колеса и шестерни, или червячного колеса и червяка.

Если в трансмиссии установлены планетарные редукторы, то их передаточное число определяется методами, известными из курса теоретической механики и ТММ, по угловым скоростям с нахождением мгновенных центров скоростей, или

при внешнем зацеплении: при внутреннем зацеплении:

	,		,

(3)

(4)

5. Определить окружную скорость барабана (колеса, шестерни, звездочки) м/с:

, (5)

где D - диаметр барабана (колеса, шестерни, звездочки), мм; значения D даны в подрисуночных подписях и на рис. (2...14);

n - частота вращения искомого органа, мин-1.

Диаметр шестерни определяется: , мм (6)

где m - модуль зацепления, мм; z - число зубьев.

Диаметр звездочки определяется:

, (7)

где t - шаг цепи, мм;

z - расчетное число зубьев приводной звездочки гусеницы.

Частота вращения искомого элемента механизма, с-1:

n=n_дв/U_общ , (8)

где - частота вращения вала двигателя, мин-1:

6. Определить скорость движения рабочего органа по скорости навивки каната на барабан и кратности полиспаста м/с:

, (9)

где - кратность полиспаста, при прямой тяге =1.

7. Определить усилие тяги искомого рабочего органа, Н:

, (10)

где N - мощность двигателя, кВт;

- скорость рабочего органа, м/с;

h₁ - механический К.П.Д. передачи, h₁ = 0,80...0,85;

h₂ - механический К.П.Д. полиспаста:

, (11)

h - К.П.Д. блока полиспаста, h = 0,96...0,98;

- количество блоков полиспаста.

8. Вычертить в масштабе в соответствии с рис.15 и заданными параметрами рабочего оборудования (табл. 2) схему забоя и по чертежу определить шаг Ш рабочего передвижения и средний рабочий угол поворота экскаватора (для грейферного рабочего оборудования угол поворота ). Шаг рабочего передвижения:

, (12)

где L - длина стрелы, м.

Средний рабочий угол поворота экскаватора определяется из центра поворотной платформы между центром забоя и центром отвала (транспортного средства). Ось отвала грунта от бровки траншеи (канала) размещается на расстоянии (рис. 15 а,б):

, (13)

где a₁ - минимальное расстояние от бровки траншеи (канала) до начала кавальера, м;

a ₁ =1,0 м, для обратной лопаты; a₁ =2,0 м, для драглайна;

F - площадь сечения забоя м²,

- для траншеи,

- для канала.

B - ширина траншеи (канала) по дну, м;

H - глубина траншеи (канала), м;

m₁ - заложение откосов, условно принимаем m₁ =1,0;1,5;1,75;

K р - коэффициент разрыхления грунта, принимаем K р =1,2;

r - угол естественного откоса грунта, принимаем r =45°.

9. Определить объем элемента забоя, разрабатываемого экскаватором с одной стоянки, м³:

, (14)

Для грейферного рабочего оборудования объем грунта дается в задании (табл.1).

10. Определить среднюю длительность рабочего цикла экскаватора, с:

, (15)

где t₁ - время заполнения ковша:

, (16)

S - усредненный путь пройденный ковшом во время копания, определяется графически в зависимости от рабочего оборудования (рис.16), м;

- скорость движения ковша, вычисляется по кинематической схеме и проверяется по (табл.2), м/с; Для грейфера S = H берется по заданию (табл.1)

- время поворота экскаватора от забоя до транспортного средства (отвала), с;

, (17)

где b - средний угол поворота, рад;

- частота вращения платформы экскаватора, определяется по кинематической схеме и проверяется по (табл.2), мин-1;

- время выгрузки заполненного ковша, принимаем =3 с при выгрузке в отвал; =6 с при выгрузке в транспорт;

- время поворота с порожним ковшом от отвала до забоя, ориентировочно = ;

11. Определить продолжительность цикла разработки забоя с учетом рабочего передвижения экскаватора на новую позицию и отдыха экскаваторщика, с.

Для рабочего оборудования с погрузкой в транспортное средство:

, (18)

Для рабочего оборудования с выгрузкой в отвал:

, (19)

где g - плотность грунта ненарушенной структуры, принимаем

g = 1,8 т/м³

V - объем элемента забоя, формула (14), м3;

- перерыв в работе для отдыха экскаваторщика и осмотра экскаватора (5 мин в час, = 300, с);

- продолжительность рабочего передвижения экскаватора

( = 120...180 с);

-коэффициент наполнения экскаваторных емкостей, принимаем = 0,9;

-коэффициент разрыхления грунта = 1,2…1,45;

q - геометрическая вместимость ковша (табл.2), м3;

Tc - продолжительность цикла загрузки самосвала, с:

, (20)

где - число ковшей, вмещающихся в кузов самосвала (округляется до целого числа):

, (21)

G - грузоподъемность самосвала, т

- продолжительность смены самосвалов у экскаватора, с: принимаем =60 с;

- средняя длительность рабочего цикла экскаватора, c.

12. Определить число элементов забоя, которое экскаватор может разработать за одну смену:

, (22)

где - продолжительность рабочей смены, с:

= ; (23)

- время необходимое для передачи экскаватора сменяющей бригаде,

= ; (24)

- время затраченное на ежедневное техническое обслуживание экскаватора в объеме, предусмотренном заводской инструкцией по эксплуатации, с.

= , в с

13. Определить коэффициент использования экскаватора по времени:

, (25)

где - суммарное время на внецикловые периодические операции, с *:

, с (26)*

14. Определить сменную эксплуатационную производительность одноковшового экскаватора:

, м³/смену (27)

где - коэффициент учитывающий квалификацию экскаваторщика, его утомляемость в процессе работы и состояние системы управления, ;

- коэффициент учитывающий отличие фактической продолжительности цикла от теоретической, , , , в расчетах принимать .

* Все данные носят учебный характер и при реальном проектировании подлежат согласованию с заводами изготовителями.

** Для выполнения лабораторных работ студент должен иметь бумагу писчую, миллиметровую, кальку, чертежные, измерительные и счетные инструменты и приспособления (ПВЭМ, карандаш, циркуль, линейку, транспортир и др.)

* В формуле (26) во втором слагаемом z_заб округлять в меньшую сторону до целого числа, при выгрузке грунта в отвал третье слагаемое равно нулю.