4.1 Мощностной расчет

Для определения мощности двигателя на горизонтальном участке используем следующую формулу[11]:

При движении на подъемp[11]:

По наибольшему значению рассчитываем мощность двигателя[11]:

Где U_р.э. – расчетная скорость движения;

η_ход - КПД ходового механизма = 0,6…0,65

Потребная мощность на ведущих колесах[11]:

где n_зв – частота вращения ведущего колеса, об/с

R₀ =0,683 – радиус ведущего колеса, м.

где D₀=1,365м – диаметр ведущего колеса, м.

Для определения мощности двигателя необходимой для копания, находим усилия, действующие на гидроцилиндры рабочего оборудования. Эти усилия будем определять графоаналитическим методом. Он заключается в составлении уравнения моментов внешних сил и сил веса звеньев, приложенных в центрах тяжести и действующих относительно осей вращения звеньев рабочего оборудования.

Усилия, действующие в гидроцилиндрах стрелы

Составим уравнение моментов относительно точки О₁ (рис. 4.1):

М_О1 = 0;

Р_о1L1+G_цстрL2+G_стрL3+G_црукL4+G_к+гL5+G_рукL6+G_цкL7-Р_гцL8 = 0;

Отсюда

где G_цстр,G_стр,G_црук,G_к+г,G_рук,G_цк – веса элементов рабочего оборудования, причём G_к+г – вес ковша с грунтом;

L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8– плечи действия соответствующих сил относительно шарнира крепления пяты стрелы;

Р₀₁ – сила сопротивления грунта копанию, определяемая по формуле:

Р₀₁ = b  h  k_уд ,

Рис. 4.1 Расчётная схема для определения усилий в гидроцилиндрах стрелы

где b – ширина режущей части ковша, определяется по формуле[11]:

h = 0,2 м – толщина стружки;

k_уд = 225 кН/м² – удельная сила копания, принимается по таблице 1.6 [11]

Р₀₁ = 1,51  0,2  225  10³ = 67950 Н

Тогда усилие, действующее в гидроцилиндрах

Так как у экскаватора два гидроцилиндра подъёма стрелы, то усилие в одном гидроцилиндре определится:

Р_гц1 = Р_гц / Z = 330671,56 / 2 = 165335,78 Н,

где Z - число гидроцилиндров стрелы.

Усилие, действующее в гидроцилиндре рукояти

С оставим уравнение моментов относительно точки О₁ (рис. 4.2) :

Рис. 4.2 Расчётная схема для определения усилий в гидроцилиндре рукояти

М_О1 = 0;

Р_о1L1+Р_о2L2+G_црукL7+G_к+гL3-G_рукL4-G_цкL5-Р_гцL6 = 0;

Отсюда

где Р₀₂ = 0,8∙Р₀₁=0,8∙67950=54360Н - составляющая силы сопротивления грунта копанию

L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7– плечи действия соответствующих сил относительно шарнира крепления рукояти к стреле

Тогда

Усилие, действующее в гидроцилиндре ковша

Составим уравнение моментов относительно точки О₁ и найдём усилие в звене Р_зв : (рис. 4.3) :

Рис. 4.3 Расчётная схема для определения усилия,

действующего на ковш в многозвеннике

М_О1 = 0;

Р_о1L1-Р_о2L2+G_к+гL3-Р_звL4 = 0;

Отсюда

где Р_зв – усилие, которое действует на ковш со стороны многозвенника;

L1,L2,L3,L4 – плечи действия соответствующих сил относительно шарнира крепления ковша к рукояти.

Тогда

4.3 Определение производительности одноковшового экскаватора

Принято различать три вида производительности: теоретическую, тех­ническую и эксплуатационную. Некоторые авторы вводят ещё для экскава­торов понятие базовой производительности. Теоретическая производитель­ность - это конструктивно-расчетная производительность машины. Так как расчетным путем теоретическую производительность определить сложно, то ее определяют экспериментально и называют базовой.

Под базовой производительностью одноковшовых экскаваторов пони­мают производительность сравнительно новой машины (определяемую экс­периментальным путем), срок эксплуатации которой не превышает 2500 ма­шино-часов (м-ч), замеренную в следующих фиксированных условиях: угол поворота рабочего оборудования для разгрузки равен 90, разгрузка грунта производится в отвал, глубина копания является оптимальной, нет пространственных ограничений на строительной площадке, стрела установ­лена в среднее положение, квалификация оператора хорошая, хорошее со­стояние режущей кромки и зубьев, работа идет беспрерывно в течение одного часа.

Техническая производительность отличается от базовой тем, что учи­тывает технические факторы, влияющие на повышение или уменьшение про­изводительности.

Эксплуатационная производительность, часовая, сменная, месячная или годовая, отличается от технической влиянием квалификации оператора и ис­пользованием рабочего времени в течение расчетного периода.

Базовая производительность определяется экспериментально для экскаваторов с различной вместимостью ковша и для различных грунтов или разрабатываемых материалов, а также для различных видов рабочего обору­дования.

Рис. 2.7 - Базовая производительность гидравлических экскаваторов с рабочим оборудованием обратная лопата

Значение базовой производительности для гидравлических экскаваторов с рабочим оборудованием обратная лопата в зависимости от геометрической вместимости ковша представлено на рис. 2.7.

Для гидравлического экскаватора ЭО-5322А базовая производительность = 260 м³/ч

Техническая производительность определяется по формуле[3]:

где

= 0,84 - коэффициент, учитывающий глубину копания;

= 1 - коэффициент, учитывающий угол поворота рабочего оборудования при разгрузке;

= 1 - коэффициент, учитывающий условия разгрузки;

= 1 - коэффициент, учитывающий состояние режущей кромки и

зубьев ковша;

= 1 - коэффициент, учитывающий установку стрелы;

= 1 - коэффициент, учитывающий тип загружаемого транспортного средства;

= 1 - коэффициент, учитывающий квалификацию оператора.

Тогда

Эксплуатационная производительность определяется по формуле[3]:

П_э = П_тех  k_в,

где = 0,83 - коэффициент использования машины по времени;

Тогда

П_э = 218.4  0,83 = 181.27 м³/ч