Розрахункові зусилля й параметри стружки

Визначення елементів стружки, що зрізується роторним екскаватором, дозволяє одержати вихідні дані для знаходження зусиль різання й витрат енергії на підйом ґрунту, розрахунку продуктивності, визначення числа ковшів і динамічних розрахунків екскаватора. Параметрами стружки є товщина s₀, ширина b₀ і висота h_с (рис. 4.9).

При відпрацьовуванні вибою горизонтальними шарами висота стрічки по осі руху екскаватора вибирається в межах (1…2). Її поточне значення залежно від кута повороту стріли φ знаходять по формулі:

, (4.43)

де φ – кут повороту в плані;

γ₁ – кут відхилення в плані ріжучої крайки ковша від осі стріли екскаватора.

Товщина стружки залежить від положення ріжучої крайки ковша щодо осі ротора (кут β), щодо осі роторної стріли (кут α) і від кута φ повороту стріли в плані (рис. 9, б) [4, 5]. Товщина вертикальної стружки в плані вибою визначається як різниця полярних радіусів векторів ρ₁ і ρ₂

,

або

.

а – товщина стружки у вертикальній площині; б – те ж у плані вибою;

в – товщина стружки при горизонтальному різанні; г – параметри стружки

Рисунок 4.9 – Перетин стружки, що зрізується ротором

Товщина стружки в площині ротора з урахуванням зміни в плані вибою представляє

.

Тут

; . (4.44)

Максимальна товщина її буде при β = 90° і φ = 0, тобто на рівні висоти осі ротора.

При попередніх розрахунках товщину стружки можна приймати по простої залежності

. (4.45)

Ширину стружки як при горизонтальних, так і вертикальних стрічках визначають по (4.37).

Прийняті розміри стружки перевіряють по рівності об’ємів з ємністю ковша

. (4.46)

Найбільш ефективне використання зусилля ротора досягається при співвідношеннях товщини й ширини стружки: [13]. Підставляємо значення h_с і b у формулу (4.46), маємо:

, (4.47)

де K_h – коефіцієнт висоти стружки, К_h = (0,5…0,7).

Площа перетину стружки, що зрізується ковшем, який перебуває в будь–якому кутовому положенні [13]

,

де – кут з горизонталлю, утворений радіусом, проведеним через крайку верхнього працюючого ковша при висоті стружки h_с = 0,66 D_p, = 19^o.

Площі опору стружок, що зрізуються відповідно першим, другим і третім ковшами:

; (4.48)

;

,

де β₁ – кут між ковшами.

Число ковшів, що перебувають у роботі, знаходимо з вираження

,

де α – кут, що відповідає дузі копання.

, (4.49)

при К_h =0,6, α =19⁰20, тоді β =109,20.

Тоді число ковшів, що одночасно перебувають в ґрунті

,

де

.

Товщина стружок, що зрізуються ковшами:

,

,

. (4.50)

Площу стружки визначаємо по формулі [4, 13]

. (4.51)

Тут для кожного ковша підставляють своє значення , що відповідає дузі копання.

Товщину стружки й ширину приймають максимальними.

Окружне зусилля на роторі при копанні складається із зусиль, що витрачаються на подолання опорів.

1. Копання ґрунту – відділення його від масиву

, (4.52)

де К₁₁, К₁₂, К₁₃ – питомі опори копанню залежно від товщини стружки, приймають [13]

, (4.53)

тут К₁ – питомий опір копанню кгс/см²;

s_i – поточна товщина стружки;

А – коефіцієнт, значення коефіцієнтів А_I і К_I, приймаються з табл.4.6 (Додаток 1).

2. Зусилля на подолання тертя в ковші при заповненні Р_тр передачу породі в ковші кінетичної енергії Р_ин, заповнення ковша Р_з [5, 7] становить:

Р_тр+Р_ин+Р_з = (0,02…0,15) Р_о1. (4.53)

3. Нормальне зусилля Р₀₂ приймають для роботи в міцних ґрунтах (0,45…0,55) Р₀₁, у м'яких ґрунтах – (0,2…0,25) Р₀₁.

4. Подолання бічного зусилля – зусилля подачі

. (4.54)

Попередньо бічне зусилля можна приймати з табл. 4.7 залежно від параметрів стружки , категорії ґрунту й призначень або із графіка залежності Р_б від Р₀₁(рис. 4.10).

Тоді для ґрунтів ІІІ і ІV категорії:

Р_к=Р₀₁+0,15Р₀₁+0,3Р₀₁+0,35Р₀₁=1,8Р₀₁. (4.55)

Момент опору обертанню ротора [9, 13]

, (4.56)

де ΣМ_i – момент, створюваний вагою ґрунту в ковші, щодо осі ротора.

, (4.57)

де γ – об'ємна маса;

h_i – піднесення крайки ковша над підошвою вибою;

h_c – висота стружки;

r_rpi – плече дії ґрунту.