Визначення мас та геометричних розмірів ОЕ

У технічних завданнях та техніко–економічних обґрунтуваннях до проектів одноківшових екскаваторів приводяться вихідні дані по яким проводять розрахунки конструктивних елементів та потужності приводів виконавчих механізмів одноківшевих екскаваторів. Серед вихідних даних основними являються: категорії міцності розроблюваних ґрунтів та їх фізико–механічні характеристики; ємність ковша в м³, або теоретична продуктивність екскаватора при куті повороту на 90°; основні розміри екскаватора, які обумовлені параметрами кар’єрів, вибоїв або земляних споруд; значення деяких кліматичних факторів при яких дозволяється експлуатація екскаватора. З урахуванням кліматичних факторів необхідно підібрати матеріали. Так на дію низьких температур повітря мають бути розраховані деталі і металоконструкції проектованого екскаватора, а також системи змащення, гідравлічне і пневматичне устаткування. На дію високих температур і високої вологості повітря розраховують електроустаткування, мастильні та гідравлічні системи проектованого екскаватора. Для експлуатації при більш низьких і більш високих, у порівнянні з зазначеними температурами повітря, вологості й ін. розробляються регіональні (розраховані на експлуатацію у визначеному кліматичному районі) конструкції екскаваторів (екскаватори для холодного клімату та екскаватори для жаркого клімату) (див. схему класифікації ОЕ).

Для визначення зусиль, що виникають при роботі екскаватора у вибої, необхідно знати маси і лінійні розміри екскаватора і його окремих конструктивних елементів, які можна на етапі ескізного проекту визначити за емпіричними залежностями. Алгоритм загальних розрахунків наведено на рисунку 2.1. Так, приблизну масу всього екскаватора і його основні параметри можна визначити із формул [3, 5]

,

де – коефіцієнт питомої маси який залежить від типу екскаватора, т/м³;

– місткість ковша, м³.

Таблиця 2.1 – Значення коефіцієнта для різних типів екскаваторів

Показники	Будівельні універсальні екскаватори	Кар'єрні механічні лопати	Вскришні механічні лопати	Крокуючі драглайни
Місткість ковша, м3	0,25...1,75	2…20	4…50	4…100
Питома маса екскаватора,т/м3	25...36	38…55	55…110	50…120

В таблиці 2.1 приведено значення коефіцієнта для чотирьох типів екскаваторів, які отримані на основі теорії подібності. Подібними машинами прийнято такі, які мають загальні конструктивні форми, та у яких відношення аналогічних геометричних параметрів конструктивних елементів має постійне значення (коефіцієнт подібності). Для визначення параметрів (лінійних та вагових) одноківшових екскаваторів можна скористатися наступними правилами:

По заданій ємності ковша (м³) і прийнятій або заданій конструктивній схемі визначається маса екскаватора, що витікає із закону подібності [8]:

, або ,

де і – відповідно ємність ковша і маса екскаватора, який проектується, (м³ і т);

і – ті ж параметри, але для існуючої машини, (м³ і т).

Відношення (т/м³) і являється коефіцієнтом питомої маси або коефіцієнтом , наведеним в табл. 2.1.

По визначеній масі і місткості ковша розраховуються основні геометричні і вагові параметри конструктивних елементів екскаватора, які виходять також з теорії подібності розмірностей

, або ,

де і – геометричні розміри конструктивних елементів екскаватора, що проектується та існуючого, м.

Коефіцієнти пропорціональності для чотирьох груп екскаваторів наведені в додатку В таблиці В1...В5.

Визначення основних параметрів (геометричних та вагових) по указаній методиці приводяться нижче. Наприклад лінійні розміри визначаються за формулами

,

де – коефіцієнт пропорційності, м³/т.

Приблизна маса поворотної платформи з механізмами, а також маса стріли з блоками і маса напірного механізму

,

де – коефіцієнти маси для указаних складових визначається в залежності від типа машини (табл. В1).

Лінійні розміри (ширину, довжину, висоту) ковшів механічних лопат і драглайнів можна визначити за приведеними нижче залежностями [9, 15]:

- для механічних лопат:

;

;

;

- для драглайнів:

;

;

.

Маса ковшів і маса породи в ковшах екскаваторів:

– для механічних лопат

,

де _. – коефіцієнт подоби;

– для драглайнів

,

де і – коефіцієнти подоби.

Маса породи в ковші

,

де – щільність гірської породи, т/м³;

– коефіцієнт розпушення породи.

Маса рукояті механічної лопати

,

де – коефіцієнт подібності, для основних типів екскаваторів його значення приведені в таблиці А;

– маса ковша лопати.

Швидкісні характеристики основних механізмів екскаваторів, на які можна орієнтуватися при розрахунках наведені в табл. 2.2 [30].

Таблиця 2.2 – Швидкісні параметри механізмів екскаваторів

Екскаватори	Швидкість, м/с	Частота обертання платформи, об/хв
Напору	Підйому	Тяги	Пересування
Будівельні	0,4 – 0,75	0,4 – 0,6	–	0,35 – 0,25	3 – 4
Кар’єрні	0,4 – 0,75	0,6 – 1,0	–	0,165 – 0,125	2,5 – 3,5
Вскришні	0,4 – 0,75	1,0 – 0,6	–	0,165 – 0,125	2,5 – 3,5
Крокуючі (драглайни)	–	2,0 – 3,5	1,4 – 2,6	0,07 – 0,085	1,0 – 1,5

Рисунок 2.1 – Алгоритм загальних розрахунків та виконавчих механізмів одноковшевих екскаваторів