4.4. Розрахунок напірного механізму екскаватора

Напірний механізм служить для надання рукояті зворотно-поступального руху. Механізм складається із напірної лебідки і канатів.

Для визначення середньозваженої потужності механізму напору (рис. 14) враховують наступні положення рукояті з ковшем:

– положення ІІ (рис. 12) в кінці копання, коли рукоять майже горизонтальна γ = 0, β = 900. В цьому випадку максимальна сила напору

SнІІ = РО2, МН (59)

Швидкість напору визначається за формулою:

VнII ≥ Lх/tк, м/с, (60)

де L_х – величина ходу рукояті.

Рис. 14. Кінематична схема напірного механізму екскаватора ЕКГ – 8І

1 – електродвигун; 2 – муфта; 3 – гальмо, 4 – барабан; 5 – редуктор; 6 – барабан нероз’ємний; 8, 9 – шестерні, 10, 11, 12 і 13 – підшипники

Положення ІІ (рис. 11) в кінці копання, коли рукоять майже горизонтальна γ = 0, β = 90⁰.

В цьому випадку максимальна сила напору:

S_н^II = P_O2 = 0,2 MH.

Швидкість напору:

V_н^II ≥ L_x/t_k = 4,3/8,6 = 0,5 м/с.

Приймаємо швидкість напору V_н = 0,5 м/с.

Положення ІV: поворот екскаватора з наповненим ковшем до розвантаження з повним вильотом стріли і завантаженні ковша (рис. 11).

Зусилля напору:

S_нІV = S_пІVcosβ + G_рsinγ + G_к.в.sinγ = 0,397cos50^º + 0,1066sin26^º + + 0,413sin26^º = 0,483 МН.

Швидкість напору при ІV положенні ковша приймаємо:

V_н^ІV = 0,3 V_н^ІІ= 0,3 ∙ 0,5 = 0,15 м/с.

Положення V. Рукоять з ковшем розташована перпендикулярно до горизонталі. В цьому випадку напірне зусилля визначається як:

S_н^V ≥ G_к.п + G_р = 0,239 + 0,1066 = 0,3454 МН.

Швидкість напору при цьому положенні номінальна:

V_н^V = V_н^ІІ = 0,5м/с.

Будуємо навантажувальну та швидкісну діаграми механізму напору (рис. 15).

Рис. 15. Навантажувальна та швидкісна діаграми механізму напору

Середньозважена потужність напірного механізму розраховується за формулою:

N_н(св) = (S_н^ІІ·V_н^ІІ·t_к + S_н^ІV·V_н^ІV·t_р + S_н^V·V_н^V·t₃)/t_ц =

=10⁶(0,5∙0,5∙8,6 + 0,483∙0,15∙8,6 + 0,345∙0,5∙8,67)/26∙0,9 = 127 кВт.

де  = 0,9 – коефіцієнт запасу потужності.

Приймаємо двигун потужністю N_дв=130 кВт, ДПЕ–130, 3 кВт (додаток 5).

4.5. Розрахунок поворотного механізму екскаватора

Поворотний механізм (рис. 16) служить для обертання поворотної платформи з механізмами і робочим обладнанням.

Привід повороту здійснюється завдяки двом однаковим механізмам, кожен з яких складається з електродвигуна і редуктора. Колодчате гальмо потрібне для гальмування механізму повороту при русі екскаватора.

Потужність механізму повороту одноковшових екскаваторів залежить від багатьох факторів, головним з яких є кутове прискорення і частота обертання поворотних частин екскаватора, момент інерції обертання платформи екскаватора і кут повороту платформи. При кутах повороту менше 90^º, постійний рух відсутній. В такому випадку на величину потужності двигунів найбільший вплив створюють сили інерції, тобто умова прискорення при розгоні і момент інерції поворотних частин екскаватора.

Рис. 16. Кінематична схема поворотного механізму

1 – механізм гальмування, 2 – електродвигун, 3 – редуктор, 4 – зубчатий вінець; 5, 10, 11 – шестерні, 6, 7, 8, 9 – підшипники

Середня швидкість повороту платформи екскаватора розраховується:

ω_ср = , рад/с.

Максимальна швидкість повороту:

ω_max = 2·ω_ср = 0,18 ∙ 2 = 0,36 рад/с.

Будуємо швидкісну діаграму повороту (рис. 17).

Рис. 17. Швидкісна діаграма поворотного механізму

Момент інерції поворотних частини розрахункової моделі екскаватора при масі m_е = 280 т буде: І = 8,0·10⁶ т·м² (додаток 5).

Потужність двигунів повороту розраховується як:

N_п(св) = кВт

В реальних умовах при кутах повороту менше 90⁰, швидкість повороту може не досягати максимального значення ω_max = 0,36 рад/с, а споживання потужності двигуном буде менша максимального значення

Для механізму повороту приймаємо два двигуна ДПВ–130 з потужністю N_п = 300 кВт (додаток 4). ∑ N_ДП = 2∙130 = 260 кВт.