книги / Основы проектирования многоковшовых экскаваторов непрерывного действия
..pdfжень, имеющий два прямолинейных участка и установленный
на опорах А, Б |
(см. рис. 3.15). |
площади |
вычисляют по фор |
Отдельные составляющие |
|||
мулам: |
Fi = biC, где с= 3...5 мм; |
|
|
прямоугольник |
|
||
трапеция F2 — |
Ь* Ъ‘2 h2; |
|
|
|
R2 |
qp — sin ф |
9 |
круговой сегмент F3 = - ^ [ |
|||
где ф — центральный угол сегмента.
Для кругового сегмента положение центра тяжести отно сительно хорды определяют по зависимости
2R3 sin3
у* -------- ЗР---------R cosT
Собственные моменты инерции отдельных площадей вы
числяют следующим образом: |
|
|
||||
F , |
i xl = |
F С2 |
F. Ь.2 |
|
||
|
iyl = ^ |
; |
|
|||
для F2 |
^Х2 — |
(bt2 Ч- 4Ь,Ь2 + |
Ь22) . |
|
||
72 F2 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
, _ |
F 2 (b,2 + |
b22) |
|
|
|
|
•уз - |
24 |
|
|
для F3 |
IX3 |
1Гф |
R 4 |
R4 |
|
2R3sin:^ /2 |
180 |
~ ~ Q ------77" Sin ф COS ф |
Щ |
||||
|
I |
8 |
Ш )“ 8'П(р |
•sin ф sin2 |
£ |
|
|
‘у3 ~ |
|
2 |
|||
Приняв за начало отсчета координат точку I сечения, гра фически находят положение центров тяжести отдельных пло щадей.
Общий центр тяжести для сечения I—I
_ F,y, + F2y2 + F3y3 Уо " F, + F2 + F3
no
Нормальные напряжения |
|
|||
|
в |
N. |
, М1Х |
М,у |
|
С ~ |
Т |
+ - 1 Г У - |
|
Характерные точки сечения имеют |
следующие значения |
|||
координат: |
|
|
|
|
точка 0 |
х= 0, |
|
у = — (Ь0уо); |
|
точка 1 |
х= 0, |
|
у = + у 0; |
|
точка 2 |
х= ±0,5Ь[, |
у=уо; |
|
|
точка 3 |
х = ±0,5b 1, |
У=Уо—С; |
|
|
точка 4 |
х = ±0,5Ь2, |
У=Уо— (C + h2) |
||
(плюс и минус соответственно для левых и правых точек).
Для определения внутренних силовых факторов в сечени ях на участке Ьчвычисляют опорные реакции в системе-коор- динат х, у, z.
Внешняя нагрузка:
Р х = Р б ‘, Py = PNCOSa— PKsinaf, Pz=*—PNSinai—Phcosar, |
||||
|
Mz= + Pxbsinai + PyU- |
|
||
Опорные реакции: |
|
|
|
|
r> |
n |
l 2 COS a-, -f- l \ |
n |
l 2 Sin tx, |
KAy - |
Ру |
/з |
|
^ |
r, |
|
h cos ai + ^ |
R,\x = - |
lx |
lL\\ |
Roy — |
|
Py Ray*, |
RGX== |
|
Rax— Px* |
Осевая сила и крутящий момент воспринимаются сечени ями резца только на длине \\—13. Опасным на участке 13 яв ляется сечение под опорой А. Изгибающие и крутящий мо мент для него составляют:
Мк —Mz; Мх—Rdy’bi Му-----Rex’b* Касательные напряжения T=M K/Wk.
Нормальные напряжения
Мх М, Yi +■
По абсолютному значению нормальных напряжений опре-
деляют опасную точку на контуре сечения. Запас прочности вычисляют по касательным и нормальным напряжениям:
|
пт. |
тт |
|
|
|
X |
|
|
ГЬ |
ат |
|
|
|
о |
|
Общий запас прочности |
|
||
п = |
Пт-Щ |
||
V п,2 + п*2 |
|||
|
|||
В этих формулах |
|
материала по касательным на- |
|
тт — предел текучести |
|||
пряжениям; |
|
|
|
От— предел текучести по нормальным напряжениям; [п] — допускаемый запас прочности.
Значения механических характеристик выбирают в зави симости от марки применяемого материала, способа изготов ления корпуса резца (литье, штамповка) и вида назначенной термообработки. Обычно резцы изготавливают из легирован ных сталей: 35ГЛ — литейной стали по ГОСТ 7832—65; 40Х — стали для резцов, изготавливаемых методом штампов ки по ГОСТ 4543—71. Вид термической обработки указан в этих стандартах.
4. РАСЧЕТ РОТОРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ ПОПЕРЕЧНОГО КОПАНИЯ
4.1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ПОРЯДОК РАСЧЕТА
Исходными данными для определения параметров экска ватора являются эксплуатационная производительность, вы сота и глубина копания, радиус резания, радиус действия от вального конвейера, горно-геологические и климатические ус ловия.
Для определения основных .параметров машины и выпол нения прочностных расчетов можно рекомендовать следую щий порядок работ:
по заданной эксплуатационной производительности опре деляют конструктивную (теоретическую) и техническую про изводительность;
по теоретической производительности рассчитывают ем кость ковшей, их количество и линейные габаритные размеры ковшей;
определяют минимальный диаметр ротора, критическую и фактическую скорость его и скорость поворота платформы.
вычисляют |
длину стрелы ротора |
и отвального |
конвейе |
ра и габаритные размеры экскаватора; |
ширину, |
||
определяют |
производительность |
конвейера, его |
|
длину и скорость; находят предварительную массу узлов экскаватора;
рассчитывают усилие, действующее на рабочий орган, и по нему вычисляют мощность;
определяют мощности на перемещение грунта конвейе ром, поворот экскаватора и его передвижение;
вычисляют исходные нагрузки на узлы для расчета их на прочность;
проводят статический расчет и проверяют машину на уравновешивание;
выполняют прочностные расчеты.
4.2. ВЫБОР ЧИСЛА КОВШЕЙ, ЕМКОСТИ КОВША И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ [5, 9, 13]
При выборе числа ковшей на роторе учитывают: минимальные колебания нагрузки в процессе эксплуа
тации; емкость ковша и крепость грунта;
условия для полной разгрузки ковшей; сокращение расхода энергии на экскавацию; гравитационную разгрузку ковшей.
Число ковшей обычно принимают в зависимости от произ водительности; для разработки мягких пород эта зависи
мость имеет вид [5]: для мелких машин zK= 6+ 0,08yno, (4.1)
для крупных zK= 8+ 0,10yflp,
где П0 — теоретическая производительность, м3/ч. Минимальное число ковшей на роторе проверяют по отно
сительной высоте стружки hc/Rp (т. е. отношению ее к ради
усу ротора). У экскаваторов |
оно |
колеблется |
в |
пределах |
||
hc/Rp=0,6-r-1. При выборе относительной |
высоты |
стружки |
||||
предпочтение следует отдавать |
hc/RP= l, |
при этом |
соотноше |
|||
нии улучшается равномерность нагрузок на |
рабочем органе |
|||||
и уменьшается размер ковшей [13]. |
роторе |
проверяют по |
||||
Минимальное число ковшей |
на |
|||||
табл. 24. Относительную высоту |
стружки |
hc |
принимают |
|||
равной |
|
|
|
|
|
|
hc= (0,5 ч-0,6) Dp, |
|
|
|
|
||
здесь Dp — диаметр ротора, м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
24 |
|
||
Минимальное число ковшей на роторе в зависимости от hc/Rp [5, 6]
Расчетное удельное усилие, МПа
hc/Rp |
0,3 |
0,5- |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
|
|||||
0,6 |
8 |
9 |
10 |
14 |
16 |
1,0 |
7 |
8 |
9 |
12 |
14 |
Высоту стружки hc принимают кратной высоте забоя. На действующих экскаваторах с ковшами емкостью 0,2ч-2,0 м3, предназначенных для работы в любых грунтах, применяют 8 ковшей, а с ковшами большей емкости — 10—14. В табл. 25 приведено число ковшей на роторных экскаваторах в зависи мости от емкости ковша и грунтовых условий.
|
|
Т а б л и ц а 25 |
|
Число |
ковшей, |
применяемое |
на роторных |
|
|
экскаваторах |
|
Емкость |
|
Г р у и т ы |
|
|
|
ковша, |
мяг |
средние крепкие |
м3 |
кие |
|
До 0,16
0,22 + 0,5
0,6+1,9
2,4+ 4,0
6
8
7-ь10
00 ■I- о
7-5-8
■I- о
7-5-10
10-5-12
8
7-5-10
8-5-10
10-5-12
Определение емкости ковшей и основных размеров
На роторных экскаваторах применяют ковши двух форм: прямоугольные и трапецеидальные (рис. 4.1). Форма ковша определяется протеканием процесса разгрузки, так как за труднение в полноценной принудительной очистке ковша при работе в вязких и липких грунтах заставляет применять до полнительные устройства для более эффективной разгрузки.
Рис. 4.1. Форма ковшей и режущей кромки: а — дуго образная; б — трапециевидная; в — лепестковая
Наклон боковых стенок рекомендуется выполнять под уг лом р (см. рис. 4.2) [13]:
Р = [А+ arctg ( ——^—- + |
ctg ф] — -у |
(4.2) |
|
ь V 2g sin<p |
} |
г |
|
Рис. 4.3. Предлагаемые формы ковшей роторных эк скаваторов: а, б — полукруглого очертания; в, г — ле песткового типа; д, е — трапециедального и полу круглого типа
где
со — угловая скорость, рад/с;
g — ускорение силы тяжести, м/с2;
ср — угол наклона ковша в конце наполнения, отсчитыва емый от нижнего положения ковша на вертикали оси ротора;
\i — коэффициент трения грунта о ковш; Dp — диаметр ротора, м.
Практически р= 30—37°.
Угловую скорость ротора вычисляют: ттп
Ш~ "30 ’
здесь п — число оборотов ротора, его можно получить, зная линейную скорость Ур (табл. 26).
Значения скорости рабочих органов многоковшовых экскаваторов поперечного копания
Тип экска |
Линейная |
Линейная |
|
|
скорость |
скорость |
V p /V a |
||
ватора |
ротора |
экскаватора |
||
|
||||
|
VP, м/с |
1 V3, м/с |
|
|
Цепной |
0,6-г-1,6 |
0,05-н0,2 |
3 -3 2 |
|
Роторный |
1,9—5,5 |
0,05-=-0,5 |
3,8-110 |
Днища ковшей в зависимости от вида разрабатываемого грунта выполняют жесткими или гибкими. Жесткое днище применяют для твердых пород, гибкое (из цепей) для разра ботки липких и вязких.
Расчетную емкость ковша определяют по следующей фор-
муле [3], [6]: |
|
q = 1800zKсогсП0 |
(4.3) |
здесь По — теоретическая производительность, м3/ч; «а — угловая скорость ротора, р;
zK— количество ковшей;
Емкость ковша может быть получена и в зависимости от вы соты ковша [13]:
Як= кдЬк®, |
(4.4) |
где kq — коэффициент емкости выполненных |
конструкций; |
для несвязных грунтов рекомендуется kq=0,8; сред несвязных kq=l,0; вязких kq=l,25.
Ее можно найти также из суммарной емкости ковшей, ко торая связана с параметрами ротора следующей зависимо стью [3, 6, 13]:
2q=0,0055Dp2’3. (4.5)
Взаимосвязь между емкостью ковша и его линейными раз мерами представляется выражением [6]
qK= кфЬкЬк1к,
где кф — коэффициент формы ковша, принимаемый кф= 0,5— 0,65; для ковшей косого резания кф= 0,5—0,55, ков шей с радиально режущей кромкой кф=0,65;
hK— высота ковша.