II. Теоретическая часть

2.1. Определение линейных размеров рабочего оборудования

ЭО-3322

q=0, 5 м³

К_у=0.25 МПа

Ходовое оборудование – пневмоколёсный ход

Эксплуатационная масса – 16 т

Параметры проектируемого ковша рассчитывают по заданной величине q (м³), используя формулы подобия вида

₃__

ι = k √ q ;

где ι – общее обозначение определяемого параметра; k – коэффициент подобия.

В работе [5] рекомендуются следующие соотношения между основными размерами (м) ковша (рис. 11)

R1 = 1,1∛q + 0,26 = 1,1*0,79 + 0,26 = 1,133 м

Rк = 1,25∛q + 0,25 = 1,25*0,79 + 0,25 = 1,242 м

l = 0,83∛q +0,2 = 0,8*0,79 + 0,2 = 0,835 м

r2 = 0,45∛q +0,08 = 0,8* 0,79 + 0,08 = 0,437 м

Bк = 1,51∛q – 0,26 =1,51*0,79 – 0,26 = 0,938 м

r1 = 0,22∛q + 0,2 = 0,22*0,79 + 0,2 = 0,374 м

а/b = 2,0; 3,0 α = 480…520 α1 = 270…320

угол заострения боковых кромок 16…20^о.

Используя эти зависимости, рассчитывают параметры ковша, по которым выполняется его чертеж. Произведение площади боковой поверхности ковша на его ширину В _к должно быть равно q с допустимым отклонением ± 2%.

Линейные размеры рабочего оборудования. В расчетной кинематической модели рабочего оборудования обратная лопата (рис. 12) гидравлического экскаватора стрела, рукоять и ковш отображаются звеньями соответственно ℓ_с, ℓ_р и ℓ_к, являющимися в выбранном масштабе кинематическими дли­нами соответствующих элементов, измеренными по осям концевых шарниров (соединения стрелы с платформой и рукоятью, рукояти со стрелой и ковшом, для ковша – от шарнира до ре­жущих кромок зубьев).

Рис. 11. Ковш обратной лопаты гидравли­ческого экскаватора.

Кинематическую длину ℓ _к ковша определяют через радиус R_к (рис.11), описываемый при повороте ковша режущими кром­ками зубьев, который согласно действующему отраслевому стан­дарту вычисляют в зависимости от вместимости q (м³) как

R_к = 1,25 + 0,25 = 1,25*0,79 + 0,25 = 1,242 м

С учетом износа зубьев, в среднем равного 2/3 от предельного износа,

l_к = 0,95 R_к = 0,95*1,242 = 1,18 м

Кинематическую длину двух других элементов рабочего оборудования стрелы и рукояти (ℓ_с, ℓ_р) определяют из условия обеспечения заданных рабочих размеров и удержания в ковше грунта без просыпания при любых положениях стрелы и рукояти. Лучшим решением этих размеров будет такое, при котором металлоемкость рабочего оборудования будет минимальной, подстреловое пространство достаточно заполнено надземной частью осевого профиля рабочей зоны, а «подкоп» под ходовое оборудование будет незначительным.

Линейные размеры рабочего оборудования обратной лопаты (рис.12) при заданной максимальной глубине копания Н_к за­висят также от массы экскаватора m _э высотных размеров h _{п с ,} h _{ц с} и размеров опорного контура базовой части машины, в частности ℓ_г или ℓ_к .

Рис. 12. Схема к определению основных размеров рабочего оборудования.

Предварительно параметры рабочего оборудования определяются по эмпирической зависимости

П = k ¹ А ( 1 ± k_v) ,

где П - искомый параметр, м; А – величина, зависящая от типа ходового оборудования, м; принимается для гусеничных экскаваторов

А = 0,5 l_к = 0,5*1,18 = 0,59 м

k ^ا и k_v – коэффициенты соответственно пропорциональности и вариации, принимаемые по таблице 3.

Таблица 3. Данные к определению параметров рабочего оборудования обратная лопата гидравлического экскаватора [4].

Наименование элементов рабочего оборудования и других размеров	Коэффициенты
	kا	kv
1	2	3
Длина стрелы, ℓ с Длина рукояти, ℓ р Радиус ковша, R к Высота пяты стрелы, h пс Радиус поворота пяты стрелы, r пс Высота шарнира цилиндра стрелы, h цс Радиус поворота шарнира цилиндра стрелы, r цс Расстояние от пяты стрелы до шарнира штока цилиндра стрелы, ℓ 1 Расстояние от шарнира штока цилиндра стрелы до шарнира поворота рукояти, ℓ 2 Длина консоли рукояти, ℓ 3 Расстояние между шарнирами, ℓ 4 Расстояние между шарнирами, ℓ 5 Расстояние между шарнирами, ℓ 6 Расстояние между шарнирами, ℓ 7 Расстояние от пяты стрелы до шарнира рукояти, ℓ 8 Угол излома стрелы, ∆ t , рад	3,62 1,39 0,89 1,22 0,32 0,93 0,67 1,50 2,32 0,49 0,24 0,35 0,35 0,27 2,34 2,38	0,15 0,20 0,15 0,16 0,39 0,17 0,29 0,15 0,19 0,38 0,27 0,24 0,26 0,26 0,21 -

ℓ _С = k ¹ А ( 1 ± k_v) = 2*0,63(3,62+0,1)=4,69

ℓ _р = k ¹ А ( 1 ± k_v) = 2,01

R _к = k ¹ А ( 1 ± k_v) = 1,25

h _пс = k ¹ А ( 1 ± k_v) = 1,66

r _пс = k ¹ А ( 1 ± k_v) = 0,78

h _цс = k ¹ А ( 1 ± k_v) = 1,29

r _цс = k ¹ А ( 1 ± k_v) = 1,10

ℓ ₁ = k ¹ А ( 1 ± k_v) = 2,02

ℓ ₂ = k ¹ А ( 1 ± k_v) = 3,02

ℓ ₃ = k ¹ А ( 1 ± k_v) = 0,99

ℓ ₄ = k ¹ А ( 1 ± k_v) = 0,55

ℓ ₅ = k ¹ А ( 1 ± k_v) = 0,69

ℓ ₆ = k ¹ А ( 1 ± k_v) = 0,69

ℓ ₇ = k ¹ А ( 1 ± k_v) = 0,59

ℓ ₈= k ¹ А ( 1 ± k_v) = 3,20

∆ _t = k ¹ А ( 1 ± k_v) = 2,99

Следует иметь в виду, что максимальная глубина копания реализуется только при копании траншеи. Тогда Н _{к mах} = Н _кт . Глубина копания котлована тем же рабочим оборудованием будет сос­тавлять Н _кк= (0,70...0 625) Н_нт .

Вычисленные по эмпирической зависимости (15) основные ли­нейные размеры рабочего оборудования и имеющие предварительный ориентировочный характер следует проверить по условию обеспечения минимальной энергоемкости копания поворотом ковша и поворо­том рукояти.

В этом случае радиус копания поворотом ковша составит

R_к = ( 2 q k_н /b_к k_рых( – sin ))^0,5 = ( 2*0,5*0,95/0,59*1,08( – sin100⁰))^0,5 = 0,98 м

Длина ковша с учетом износа зубьев, равного 0,75 от пре­дельного износа, будет равна ℓ _к ≈ 0, 95 R .

Длина рукояти может быть проверена по формуле

l_р =( q k_н /h_c b_к k_рых ) – R_к =(0,5*0,95/0,22*0,59*50) – 0,98 = 0,94 м

Здесь b _к – ширина ковша, м; принимается по таблице А1;

k _н , k _рых – коэффициенты наполнения ковша и рыхления грунта (таблица 1);

φ _кк – угол поворота ковша, град.; принимается φ _кк = 100^о ;

h _с – средняя толщина срезаемой стружки, м; принимается h _с = ( 0,22…0,25) R _к [5] ; φ _рк – угол поворота рукояти, град; принимается φ _рк ≈ 50^о .