4.3. Розрахунок підйомного механізму екскаватора

Підйомний механізм служить для підйому і опускання ковша.

Привод механізму підйому ковша механічної лопати сприймає такі навантаження: при черпанні породи – від опору породи копанню і ваги ковша з породою; при повороті платформи до розвантаження – від ваги ковша з породою; при повороті платформи до вибою – від ваги порожнього ковша.

Розрахункова сила опору породи копанню на зубах ковша на висоті Н (рис. 12):

– дотична складова:

Р_О1 = К_f ∙ B_к h = 0,3 ∙ 2,4 ∙ 0,28 = 0,207 МН,

де К_f = 0,3 МН/м² – питомий опір породи копанню для скельних порід.

– максимальна сила напору в кінці копання (нормальна складова):

P_O2 = К_нап · Р_О1= 0,97 ∙ 0,207 = 0.2 МН,

де К_нап = 0,97 – коефіцієнт, який залежить від конструкції робочого обладнання і величини площадки затуплення зубців.

Швидкість підйому ковша визначається за формулою:

V_п = Н/t_к = 8/8,6 = 0,93 м/с.

Зусилля підйому в кінці копання

S_п^ІІ = (P_O1r₁ + G_кВ · r₃)/r₂

Параметри: r₁, r₂ , r₃ , G_к, В розраховуються за формулами:

r₂ = L_р/2 = 11,5/2 = 5,75 м;

r₁ = r₂ + L_к = 5,75 + 1,85 = 7,6 м;

r₃ = r₂ + L_к/2 = 5,75 + 1,85/2 = 6,68 м;

G_кВ = m_к ∙ В · g, Н = 42080 ∙ 9,81 = 0,413∙10⁶ Н.

Тоді:

S_п^ІІ = (0,207∙10⁶ ∙ 7,6 + 0,413∙10⁶ ∙ 6,68)/5,75 = 0,753 МН.

Зусилля на канаті з урахуванням поліспастної системи розраховується за формулою:

S^ІІ_к = S_п^ІІ / N_пл ·U_п = 60,9/2 ∙2 = 15,22.

Швидкість навивки канатів на барабани обчислюється за формулою:

V_б^ІІ = U_п·V_п = 2 ∙ 0,9 = 1,86 м/с.

Потужність лебідки підйому в кінці копання:

N_п^ІІ=2S_к^ІІ·V_б^ІІ = 2 ∙ 188000 ∙ 1,86 = 69360 Вт = 790,36 кВт.

Зусилля в канатах при повороті на розвантаження:

S_п^ІV = (G_р·r₄ + G_КВ · r₃)/r₂ =

= (0,1066∙10⁶ ∙ 6 + 0,431∙10⁶ ∙ 9,28)/11,5 = 0,397 МН.

Параметри: r₂, r₃, r₄, G_К,В розраховуються за формулами:

r₂ ≈ L_р = 11,5 м;

r₃ = 0,8·L_р = 0,8 ∙ 11,5 = 9,2 м;

r₄ = 0,43·L_р = 0,43 ∙ 11,5 = 9,2 м;

G_р = m_рук·g = 10870 ∙ 9,81 = 0,1066∙10⁶.

Розраховуємо зусилля на канаті з урахуванням поліспастної системи:

S_к^IV = S_п^IV/N_пл ∙ U_п = 0,397/2 ∙ 2 = 0,0992 МН.

Швидкість навивки каната на барабан при повороті на розвантаження складає:

V_п^ІV = 2·(0,1...0,3)·V_п = 2 ∙ 0,2 ∙ 0,93 = 0,372 м/с.

Потужність лебідки при повороті на розвантаження визначається за формулою:

N_п^IV = 2·S_к^ІV·V_п^ІV = 2 ∙ 99200 ∙ 0,372 = 73805 кВт = 73,8 кВт.

Зусилля в канатах при спуску ковша в вибій знаходиться за формулою:

S_п^І = G_кп ∙ r₃/r₂ = 0,239∙10⁶ ∙ 6,68/5,75 = 0,278∙10⁶ H.

Параметри: r₂, r₃, r₄, G_кп розраховуються за формулами:

r₂ = L_р/2 = 11,5/2 = 5,75 м.

r₃ = 0,58· L_р = 0,58 ∙ 11,5 = 6,68 м.

G_к.п = m_к.п·g = 24380 ∙ 9,81 = 0,239∙10⁶ Н.

Розраховуємо зусилля на канаті з урахуванням поліспастної системи:

S_к^I = S_п^I/N_пл ∙ U_п = 0,278∙10⁶/2 ∙ 2 = 0,07∙10⁶ МН.

Швидкість навивки каната при спуску ковша в вибій:

V_п^І = 2·(1,1...1,3)·V_п = 2 ∙ 1,3 ∙ 0,93 = 2,42 м/с.

Потужність лебідки при спуску ковша

N_п^І = 2V_К^ІS_П^І = 2 ∙ 70000 ∙ 2,42 = 338800 Вт = 338,8 кВт.

Середньозважена потужність лебідки підйому ковша визначається за формулою:

N_п=(N_пІІt_к+N_пІVt_р+N_п/t₃)/t_цη=(690,36∙8,6+73,8∙8,6+338,8∙8,6)/26∙0,9=405кВт.

де  = 0,9 – коефіцієнт запасу потужності.