7 Эксплуатационные расчёты.

Расчёт рабочего оборудования гидравлического экскаватора обычно производят в два этапа. Первоначально определяют необходимую мощность насоса по заданной производительности рабочие размеры оборудования по техническим требованиям. На втором этапе исходя из заданной мощности привода, проверяется работоспособность рабочего оборудования в различных грунтовых условиях и усилия, действующие на рабочее оборудование при различных положениях рабочего органа в забое.

Предварительно выбирать мощность привода по усилию копания или удельной энергоёмкости копания. Произвести расчёт по усилию копания можно тогда, когда известны размеры частей рабочего оборудования, его конструктивная схема и скорость копания. Для выбора мощности двигателя по удельной энергоёмкости копания достаточно знать только продолжительность копания, определяющуюся в зависимости от продолжительности цикла.

Силовой расчёт:

b- ширина рыхлителя

h – толщина стружки

к₁ обобщённый коэффициент удельного сопротивления копанию

Мощностной расчёт:

V_р скорость резания

к_п переводной коэффициент

=0,6 коэффициент полезного действия для объёмного привода

Производительность:

q геометрический объём разрыхления

ε=0,8коэффициент совмещения рабочих движений

к_в=0,8 коэффициент использования рабочего времени смены

t_см время смены

t_ц время цикла

t_ц=t_р+t_п+t_пов+t_воз+t_оп

t_р время рыхления

t_п время подъёма рыхлителя

t_пов время поворота

t_воз время возвращения к месту рыхления

t_оп время опускания

Мощность гидронасосов.

Для предварительного определения мощности насосов по удельной энергоёмкости копания используют принцип равенства работ, отданной насосами и затраченной на копание, из которой следует, что

где ή- КПД системы поворота рукояти или рыхлителя

ή₀ =0.8-0,9 коэффициент использования мощности привода

q_к вместимость ковша

В предварительном расчёте не учитывают затраты на преодоление силы тяжести рабочего оборудования и грунта поэтому для компенсации этих затрат энергии гидронасосы и первичный двигатель выбирают с запасом.

Исходя из равенства работ, выполняемых гидроцилиндром и затрачиваемых машиной на копание, можно записать

pF_цL_цήή₀=q_кkk_н/k_р

р - давление рабочее жидкости в гидросистеме

L_ц- рабочий ход поршня

Из полученного уравнения определяют потребный рабочий объём гидроцилиндра

q_ц= F_цL_ц=q_кkk_н/(p ήή₀k_р)

Аналогично, исходя из определения работы, затрачиваемой на преодоление силы тяжести, можно определить необходимые объёмы гидроцилиндров подъёма стрелы с рабочим оборудованием:

q_ц=Mgh_ц/p ή

M- масса рабочего оборудования, кг

h_ц- высота подъёма центра тяжести рабочего оборудования

Зная необходимый рабочий объём цилиндра q_ц, можно определить его диаметр D_ц и ход поршня L_ц по конструктивным соображениям исходя из зависимости

q_ц=π D_ц² L_ц/4

При этом потребная производительность гидронасоса равна

П_н= q_ц/t_р

t_р – время рабочего хода цилиндра, с.

Мощность привода гидронасоса

N_н= П_нp/η

η КПД гидронасоса

При совмещении операций мощность привода экскаватора составит

N=ΣN_i

ΣN_i сумма мощностей привода насосов, участвующих в совмещённых операциях.

На современных гидравлических экскаваторах обычно совмещают две или три операции (например, подъем стрелы и поворот рукояти, подъем стрелы и поворот платформы). Во время передвижения экскаватора насосы, приводящие в действие рабочее оборудование, используют для привода передвижения. При этом выбирать производительности насосов следует с учетом обеспечения затрат энергии на передвижение машины с заданной скоростью.

Исходя из предварительно выбранных размеров элементов рабочего оборудования, гидроцилиндров и гидронасосов, проводят уточненный проверочный расчет рабочего оборудования. Задача этого расчета заключается в определении работы копания, обеспечиваемой машиной, и категории грунта, который может разрабатывать экскаватор.