Урівноваженість поворотної платформи

Зрівноважити поворотну платформу – значить усунути вихід результуючої ваги платформи з механізмами й робочим обладнанням за межі периметра опорного кола при повороті платформи (і відвальної консолі – для багатоковшевого екскаватора) з повним навантаженням і без навантаження на робочому органі.

У процесі екскавації в одноковшевих екскаваторів з малою й середньою місткістю ковша при максимальному вильоті рукояті допускаються відривні навантаження у центральній цапфі або захоплюючих роликах.

Утримуючий момент М_у (кНм) утворюється від рівнодіючої G₁ (кН) ваг всіх обертових частин екскаватора (за винятком противаги й робочого обладнання) на плечі щодо осі обертання платформи. У протилежному напрямку на платформу екскаватора діє перекидаючий момент М_о (кНм) від ваги робочого обладнання з вантажем, висунутим на максимальний виліт.

При визначенні оптимальних розмірів робочого обладнання, наприклад драглайна, основною заданою величиною є місткість ковша або довжина стріли. Якщо обидві величини змінювати небажано, то прибігають до зміни діаметра опорної бази (у відомих межах). Таким чином, розрахунок урівноваженості платформи зводиться до завдання, у якій серед прийнятих і

заданих величин є такі, які можуть бути змінені.

Платформа вважається врівноваженої, якщо при будь–яких можливих положеннях поворотної частини з ковшем (порожнім або навантаженим) дотримуються наступні необхідні умови:

·рівнодіюча ваг обертових частин з робочим обладнанням не повинна виходити за периметр багатокутника, що утвориться з'єднанням точок дотику опорних котків з поворотним колом;

·переміщення рівнодіючої вперед або назад відносно центральної цапфи бажано мати однаковими за величиною.

Зрівноважування поворотної платформи досягається відповідним розміщенням всіх механізмів на поворотній платформі й вибором маси противаги.

Пряма лопата. Маса противаги визначається для двох розрахункових положень: I – ківш опущений на ґрунт (ваги ковша й рукояті не створюють моменту); II навантажений ківш висунуто на 2/3 вильоту рукояті.

Перше положення відповідає можливості зсуву рівнодіючої назад і відповідає, наприклад для робочого обладнання лопати, моменту початку копання при ковші, що лежить на землі (рис. 16.1, а, положення I). При цьому піднімальний канат ослаблений. Таким чином, ваги рукояті G_p (кН) і ковша G_K (кН) виключаються із склада перекидаючих сил. Маса противаги (т) або його вага G_np = (кН) можуть бути визначені з рівняння моментів щодо точки А. За умови, що рівнодіюча сил ваги поворотної частини екскаватора (із противагою й робочим обладнанням) проходить через точку А (крайнє припустиме положення рівнодіючої усередині круга катання з радіусом R_o):

(16.1)

де й – сили ваги стріли й поворотної платформи з механізмами відповідно, кН; – плечі дії сил (рис. 16.1, а).

Маси (сили ваги) елементів екскаватора беруться по аналогії з масами (силами вагами) елементів однотипних машин з тією же місткістю ковша або підраховуються за емпіричними залежностями (див. гл. 10 і 19).

Друге положення відповідає можливості виходу рівнодіючої вперед за точку В (рис. 16.1, а, положення II).

Рисунок 16.1 – Схема до визначення врівноваженості й стійкості прямої лопати

При розрахунку екскаваторів середньої потужності приймають, що навантажений ківш висунуто на 2/3 довжини рукояті, а для потужних екскаваторів – на повну її довжину.

Припустимо, що рівнодіюча сил ваги поворотної частини екскаватора проходить через точку В. Тоді маса противаги з рівняння моментів відносно точки В буде

(16.2)

де – плечі дії сил (див. рис. 16.1, а).

При виборі маси противаги екскаватора з одним видом робочого обладнання досить одержати й прийняти величину противаги такою, щоб .

Якщо маса противаги для положення II виходить більше, ніж для положення I, то це вказує на надмірний зсув механізмів на платформі вперед, на занадто довге й важке робоче обладнання або на те, що обраний діаметр поворотного кола малий.

Якщо ,то це свідчить про надто легке або коротке робоче обладнання. Те ж саме може бути й при надмірно зрушених назад механізмах.

Драглайн. Маса противаги для драглайна, як і для лопати, визначається для двох розрахункових положень: I – ­ківш опущений на землю, стріла піднята на максимальний кут = (45+50) ^про, II – ківш із породою піднятий до голови стріли, стріла опущена на мінімальний кут = (25+30)⁰.

Послідовність розрахунку врівноваженості платформи драглайна така ж, як і для прямої лопати.

Роторний екскаватор. Для екскаватора з висувною стрілою маса противаги й умови врівноваженості платформи визначаються для ряду послідовних положень стріли: від максимально висунутої (якщо вона висувна) до максимально всунутої й від піднятої на максимальну висоту до опущеної на максимальну глибину.

Рухлива противага (якщо є) відповідно відсунутий на найбільшу відстань від осі повороту екскаватора або в такий же спосіб присунутий до неї. Для всіх випадків визначається величина зсуву рівнодіючих сил ваги поворотної частини (без обліку сил ваги стріли, ротора й противаги) від осі обертання поворотної платформи.

Рівновага поворотної платформи перебуває з рівняння моментів відносно осі поворотної платформи екскаватора. Плечі дії сил встановлюються за креслеником. Крім сил ваги враховуються також сили опору на робочому органі при копанні. Залежно від положення ковша на роторі визначаються вертикальна і горизонтальна складові сил опору копанню.

Маса противаги й величина її переміщення визначаються методом послідовних наближень із урахуванням маси породи на роторній стрілі; при цьому величина зсуву е рівнодіючої ваги від осі обертання поворотної платформи визначається з урахуванням маси поворотної частини з надбудовою т_пч (т) за формулою

,

де – середній діаметр поворотного кола, м.

Зсув рівнодіючої сили ваги при утягненій стрілі розраховується аналогічним чином, але з урахуванням того, що плечі дії деяких сил будуть іншими. При цьому варто брати до уваги масу породи т_п (т), що перебуває на конвеєрі консолі противаги довжиною L (м) і знаходиться з формули

,

де Q_T – максимальна теоретична продуктивність екскаватора по цілині, м³/год;

– щільність породи в цілині, т/м³;

– швидкість стрічки конвеєра, м/с;

К_р – коефіцієнт розпушення породи.

Для екскаватора з висувною стрілою розрахунок проводять аналогічним чином.

Ланцюговий екскаватор. Зрівноваженість його платформи розраховується в тій же послідовності, як і для роторного екскаватора. При цьому варто мати на увазі, що в ланцюгового екскаватора сили опору копанню значно менше впливають на врівноваженість платформи. Іноді в ланцюгових екскаваторів хід рухливої противаги роблять більшим, ніж хід ковшової рами, що дозволяє зменшити масу противаги. Якщо рама ковша не переміщується по горизонталі, а тільки повертається й екскаватор повинен працювати з верхнім або нижнім черпанням, то рухома противага при підйомі рами ковша з нижнього до горизонтального положення відсувається від осі екскаватора, а при подальшому підйомі (для верхнього черпання) наближається. Це досягається перемиканням передач у лебідці противаги.