4.2. Масса противовеса экскаватора

Уравновешивание поворотной платформы достигается соответствующим размещением основных механизмов на поворотной платформе машины и выбором величины противовеса. Величина противовеса рассчитывается для двух условий:

- для груженого ковша, когда рукоять полностью выдвинута;

- для ковша опущенного на почву, когда масса ковша не создает опрокидывающего момента.

Минимальная и максимальная масса противовеса ( ) определяется из уравнения момента относительно соответственно точки А, расположенной на передней кромке опорного круга, и точки В, находящейся на задней кромке поворотного круга экскаватора

Минимальная масса  противовеса, кг:

где G_i – масса основных узлов экскаватора, кг;      G_c – масса стрелы, кг;

кг      L – длина стрелы, м;      K_c и ψ– коэффициенты, зависящие от типа рукояти, внутренняя K_c =550 и ψ=0,623 ;      GI – сумма моментов, уменьшающих массу противовеса, кг*м;        N_n – установленная мощность подъемной лебедки, кВт;        и  - расстояния от точек приложения масс узлов до точки А, м.

=4.307+2*1.646+0.5*10.6=12.89

=(-2.958-0.5*(-4.35))+0.4*18*cos45 =4.307

=4.307+(2*1.646-0.5*4.115)=5.541

=-2.85+0.5*(-4.35)=-7.875

где   - расстояние от оси вращения экскаватора до оси стрелы, м; 

   D   - диаметр опорного поворотного  круга экскаватора= -4,35 м;        - расстояние от противовеса  до оси вращения экскаватора,  м. Тогда:     

=-26 435 439,51

Сумма моментов:   

GI= ₌32 940*(-0.135)+58 950*2.697+46 530*(-8.265)=-230 029.2 где G_п – масса механизмов поворота экскаватора, кг;

кг      G_л – масса подъемной лебедки, кг;

     G_a – масса преобразовательного агрегата экскаватора, кг;

=0.5*(-4.35)-(-2.04)=-0.135 где  - расстояние от центра масс механизмов поворота до точки А, м;

где  - расстояние от центра массы подъемной лебедки до оси вращения экскаватора, м;

     

(-6.09)=-8.265 где  - расстояние от центра массы преобразовательного агрегата до оси вращения экскаватора, м,

м В конечном виде минимальная величина противовеса, кг:

=195478,55

Максимальная  величина противовеса, кг:

где  - расстояние от центра массы стрелы до точки В, м

После преобразования получим:

4.3. Разрывное усилие подъемного каната

Стопорение  ковша вызывает перегрузку двигателей экскаватора. В это время в  подъемном канате развивается усилие, Н:   

Для приближенных расчетов    

1.18*10¹¹=1.58*10¹¹

Максимальное  усилие в ветви полиспаста подъемного каната подвески ковша:

S=

где Z – число ветвей подвески ковша 

Разрывное усилие каната с учетом коэффициента запаса прочности, равного  5 для подъемных канатов:    

4. Определение коэффициентов полезного действия рабочих механизмов экскаватора

Подъемный механизм. Для подъема ковша экскаватора применяется канатно- полиспастная система, которая состоит из системы подвижных блоков, закрепленных на конце стрелы. Подъем ковша осуществляется при наматывании каната на барабаны (один или два) подъемной лебедки. Для уменьшения усилий в канатах применяются кратные полиспасты, что, в свою очередь, уменьшает передаточное отношение редуктора привода лебедки.

Основной характеристикой, определяющей свойства полиспаста для выигрыша в силе, является его кратность, т.е. отношение числа ветвей, на которых подвешен ковш, к числу ветвей каната, идущих на барабан подъемной лебедки.

КПД подъемного механизма экскаватора складывается из КПД канатно- полиспастной системы подъема ковша и КПД редуктора привода подъемной лебедки. КПД канатно- полиспастной системы:

=0,98*0,97*2=0.882 где  - КПД барабана подъемной лебедки, ;

     - КПД неподвижного блока стрелы,       ;       N- число блоков на стреле ;       -КПД полиспаста подъема ковша. КПД кратного полиспаста для выигрыша в силе:

где i_п – кратность полиспаста подвески ковша;

ᶯ-КПД  подвижного блока подвески  ковша, ᶯ КПД редуктора  привода подъемной лебедки:

=0.96

где n- число ступеней в редукторе подъемной лебедки=2;        - КПД одной ступени, .    Напорный механизм. На карьерных экскаваторах применяется два типа механизмов передвижения рукояти: зубчато- реечный и канатно- полиспастный.

При зубчато- реечном механизме общий КПД этого привода

=0,86

Где - КПД зубчато- реечного механизма рукояти (двух кремальерных шестерен и двух зубчатых реек рукояти),

=0,96²=0,9216

Где – КПД шестерни и рейки, для инженерных расчетов,

- КПД одной зубчатой пары редуктора механизма напора,

к- число ступней в редукторе механизма напора.  При канатно- полиспастной системе механизма напора усилие от барабана напорной лебедки через канатную систему передается непосредственно на рукоять, передвигающуюся в седловых подшипниках стрелы. КПД такой системы

=0,861

Где

- КПД неподвижных блоков;

l-число блоков в механизме напора=2;

m- число подвижных блоков на рукояти = 1;

s- число ступней в редукторе механизма напора=3