1. Определение усилий в рабочих механизмах экскаватора, необходимых для расчета средневзвешенной мощности двигателей

       Положение 1 - начало капания. Условно принимается, что ковш загружен, а лебедка отключена.  Усилие втягивания  вертикальной рукояти  в напорном  механизме:   

(61 250+60 770,5)*9,8=1 195 800,9 Н где G_к+г – масса ковша с грузом, кг; 23 750+ =61 250 кг  где G_р – масса рукояти, кг;        G_к – масса ковша с коромыслом и подвеской, кг;        К_Т – коэффициент тары ковша с подвеской;      γ - плотность породы в целике, кг/м³;       К_н – коэффициент наполнения ковша;   τ  - коэффициент, зависящий от конструкции рукояти.      К_р – коэффициент разрыхления породы;      К_рук – коэффициент, характеризующий удельную массу рукояти;      b_г – длина рукояти; Масса рукояти  равна: кг   Масса ковша с коромыслом и подвеской равна:

 кг          Положение 2- копание грунта. Принимается, что выдвинутая рукоять горизонтальна, подъемный канат занимает вертикальное положение по отношению к рукояти, ковш полностью загружен. Усилие на подъемном  канате:

где r_n, r₀₁, r_к+г и r_р – плечи действия соответствующих сил;  Р₀₁ – реакция забоя на зубьях ковша при копании, Н. Величина выдвижения рукояти в положение 2:

,

где L – длина стрелы, м;  a – размер ковша(ширина),м; - угол установки стрелы, град; d_б – диаметр головного блока стрелы, м. Размер ковша:    a= = =10.6      Тогда плечи действия соответствующих сил:

=4,115+0,25*10,6=6,765

4,115+1,25*10,6=17,365

4,115-0,5*4,115=2,055

Величина выдвижения рукояти:

Тогда

Реакция забоя, H

 =0,35*1,18*45= где Н – высота оси напорного вала рукояти, м; 

 H=0.4Lsin =0.4*18*sin45ͦ+4.85=9.94

где h – высота оси пяты от почвы, м

- максимальная толщина срезаемой стружки, м;

Напорное усилие рукояти в положении 2, Н:

=0,65*440 140,85=286 091,55 Н где А - коэффициент, зависящий от удельного сопротивления  пород копанию = 0,65.

         Положение 3 – конец копания. В этом случае рукоять горизонтальна и полностью выдвинута вперед (на величину 2b),  ковш полностью заполнен. Сила копания  в этом положении, Н:

=7 041.1 H

где r_n2, r₀₁₂, r_к+г2 и r_р2 – плечи действия соответствующих сил, м;

=(2*1,646+0,25*10,6)sin 80̊=5.82    =2*1.646+1.25*10.6=16.542

=2*1.646+0.5*10.6=8.592

=2.*1.646-0.5*4.115=1.234

   b – величина выдвижения рукояти, м;

b= м     - угол между подъемным канатом и горизонтальной рукоятью в конце копания, когда рукоять выдвинута вперед, град.= 80̊

Если усилие:  

₌

Максимальное  усилие в подъемном канате:

, то

Напорное усилие в положении 3 в ньютонах:

=704,11+1,18*10¹¹*cos80ͦ=704.31*10¹¹

    где Р₀₂₂ – сила отпора грунта, Н

  

         Положение 4 – вынос груженого ковша на полном вылете рукояти (на величину 2b) и на максимальной высоте (условно принимают, что рукоять поднята вверх от горизонтали на угол 20̊).

Усилие подъема, Н:  

где  ;

     - угол между подъемным канатом и максимально поднятой рукоятью, град.= 90

Максимальное  усилие рукояти (это усилие используется для расчета тормоза напорного механизма и рукояти на прочность), Н:

       Положение 5 – поворот порожнего ковша для загрузки. Принимается, что рукоять горизонтальна, а подъемный канат занимает вертикальное положение.

Усилие на подъемном канате, Н:

Н

Усилие в напорном механизме при повороте пустого ковша к месту загрузки, Н: