- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
- •3. ЗАДАНИЕ ДЛЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •3.1. Цели и задачи
- •3.4. Получение задания на курсовой проект
- •4. РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ ЗАТРАЧИВАЕМОЙ МОЩНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ОДНОКОВШОВОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭКСКАВАТОРА
- •4.1 Определение затрат мощности экскаватора на копание
- •4.3 Определение величины затраченной мощности на поворот платформы с груженным и порожним ковшом
- •4.5 Расчет мощности, затрачиваемой на разгрузку
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •Библиографический список
- •Приложение 1
- •Приложение 2
- •Приложение 3
- •Приложение 4
- •Приложение 5
4. РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ ЗАТРАЧИВАЕМОЙ МОЩНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ОДНОКОВШОВОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭКСКАВАТОРА
4.1 Определение затрат мощности экскаватора на копание
Для определения мощности необходимой для копания воспользуемся следующей формулой [12]:
С |
Nк=Ркср ∙ vк |
(1) |
где Ркср - среднее ус л е на режущей кромке, кН; vк - скорость движения
кромки ковша в момент реализации максимального усилия копания грунта, м/с.
Гидравл ческ ми одноковшовыми экскаваторами, оборудованными обратной лопатой, грунт копают тремя способами: поворотом рукояти
что, работа рукоятьюбАсоставляет в среднем 33 % от всего времени копания, а поворотом ковша 67 %. Данные соотношения были получены при наблюдении за работой экскаваторов при эксплуатации[14].
(при неподв жной стреле) |
поворотом ковша (при неподвижных стре- |
ле и рукояти), ли поворотом стрелы. Однако копание поворотом стрелы |
|
осуществляется крайне редко |
он не рассматривается. |
или |
|
Для определен я среднего усилия на копание необходимо учитывать |
|
долевое соотношен е между копанием грунта рукоятью и ковшом. |
|
Далее рассчитаем среднее усилие на режущей кромке при учете того |
Изначально проведем расчетыДдля копания рукоятью, а затем для копания ковшом.
При расчете данных, принято следующее положение главных осей: ось х проходит на уровне опорной поверхности и направлена в сторону переднего моста; ось z направлена вверх по оси вращения поворотной платформы, ось y направлена влево. КоординатыИцентров тяжести сборочных единиц рабочего оборудования показаны на рис. 1.
15
С |
|
|
|
|
положение |
экскаватора с указанием центров тяжести |
|
||
Р с. 1. Основное |
|
|
||
бА |
|
|||
с орочных единиц рабочего оборудования |
|
|||
В соответств с расчетной схемой, плечо определяем графически |
||||
(рис. 2). Таким о разом, |
путь копания lкоп |
определим по следующей |
||
формуле [12]: |
|
2 lВк р |
|
|
|
|
(2) |
||
|
|
lкоп |
|
|
|
|
360 |
|
|
|
|
Д |
|
|
где р - угол поворота рукояти, град.; |
lВк - сумма длины ковша и |
части длины рукояти от оси шарнира ее крепления со стрелой до оси крепления ее с ковшом, м.
Определим возможные усилия на режущей кромке ковша при копании поворотом рукояти. При расчете принимаем, что гидроцилиндр рукояти развивает постоянное рабочее усилие в зависимости от номинального рабочего давления [12]:
Рцр=рраб∙Fцр |
(3) |
где рраб - рабочее давление, возникающее в гидроцилиндре рукояти, |
|
МПа; Fцр - площадь гидроцилиндра, м2. |
И |
16
С |
|
|
|
|
и |
Д |
|
||
|
|
|||
Рис. 2. Схема к определению касательных усилий на режущей кромке |
|
|||
бковша экскаватораАпри копании поворотом рукояти |
|
|||
Зная диаметр поршня гидроцилиндра, |
можно найти площадь порш- |
|||
ня гидроцилиндра[12]. |
|
D2 |
|
|
|
Fцр |
(4) |
||
|
|
4 |
||
|
|
|
|
Из суммы моментов относительно точки В на рис. 4 найдем каса- |
|||||||||||||||||
тельное усилие на режущей кромке ковша по усилию цилиндра руко- |
|||||||||||||||||
яти[12]: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|||||
|
1 |
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|||
P |
|
|
l |
цр |
(G |
р |
l |
р |
G |
к г |
l |
к г |
(5) |
||||
|
|||||||||||||||||
к |
|
B |
цр |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
lк |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плечи сил определяем графически по рис. 4.
По такой же методике рассчитывается усилие на режущей кромке при копании поворотом ковша.
17
Расчетное положение рабочего оборудования (рис. 2): стрела предельно опущена, а рукоять отвернута.
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3. Схема к определению касательных усилий |
|
|||||||
на режущей кромке при копании поворотом ковша |
|
|||||||
В цилиндре ковша с площадью поршня F (м2) действует давление |
, |
|||||||
МПа, и развивается усилие (кПа): |
Рцк=103∙Рн∙F |
(6) |
||||||
|
|
|||||||
бА |
|
|||||||
Далее определим реактивное давление, возникающее в цилиндре |
||||||||
ковша при копании поворотом ковша, исходя из суммы моментов относи- |
||||||||
тельно точки С (см. рис. 3). |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
T lТ Gк г lк г |
(7) |
|||||
Pк |
|
|||||||
R |
Д |
|
||||||
Из суммы моментов относительно точки D имеем: |
|
|||||||
Т l |
P |
l |
|
Т |
Рцк lцк |
|
(8) |
|
|
lT |
|||||||
T |
|
цк |
|
цк |
|
|
Плечи сил определяем графически по рис.И3.
Далее рассчитывается среднее усилие на режущей кромке при учете того что, работа рукоятью составляет в среднем 33 % от всего времени копания, а поворотом ковша 67 %.
Среднее значение усилия на режущей кромке для копания рукоятью и ковшом определяется по следующей зависимости со значениями касательных усилий:
18
|
|
|
РКср. Р1Рук Р2Рук Р3Ков Р4Ков Р5Ков Р6Ков Р7Ков |
(9) |
|||||
где 1,2…7 – порядковый номер позиции ковша или рукояти см. (рис. 3 и |
|||||||||
3). |
корость перемещения поршня при подаче рабочей жидкости в |
||||||||
|
|||||||||
поршневую полость найдём по следующей зависимости |
|
||||||||
С |
|
|
4Q |
|
|
||||
п |
н |
|
|
(10) |
|||||
|
|
|
|
D2 |
|
|
|||
где |
Qн |
- подача насоса, м³/с; |
|
|
|||||
D - д аметр поршня гидроцилиндра. |
|
|
|||||||
Далее определ м время подъема и поворота рабочего оборудования |
|||||||||
определитьПеред тем, как |
необходимую работу разобьём весь цикл |
||||||||
с груженным ковшом от точки выхода из забоя к месту разгрузки. |
|||||||||
|
|
|
4.2 Определение ра оты, мощности на подъём |
||||||
|
|
большей |
|
|
|||||
|
|
|
рабочего о орудования с грунтом экскаватора |
||||||
подъёма |
рабочего о орудования |
на несколько интервалов траектории |
|||||||
движения для |
А |
|
|||||||
наглядности расчетов. |
|
|
|||||||
Затраченная ра ота определяется по формуле: |
|
||||||||
|
|
|
под |
g mi hi |
|
(11) |
|||
|
|
|
|
|
|
ki |
|
|
|
где g -ускорение свободного падения, м/с2; |
|
||||||||
mi - масса i-ого оборудования, т; |
|
|
|||||||
hi - плечо силы, м; |
|
|
|
|
|
|
|||
ki - механический КПД i-ого оборудования |
|
||||||||
|
|
|
|
ki |
шr гц |
|
(12) |
||
|
r |
|
|
|
|
|
|
И |
|
- КПД одного шарнира (дляДсмазанного шарнира 0,95); r – |
|||||||||
|
ш |
|
|
|
|
|
|
|
ш |
количество шарниров (r=3); гц |
- механический КПД гидроцилиндра, |
||||||||
учитывающий потери на трение в парах поршень-зеркало и шток - накид- |
|||||||||
ная гайка ( гц |
0,98). |
|
|
|
|
|
|
Ниже на рисунках 4 и 5 представлены положения стрелы, рукояти и ковша при двух положениях подъема рабочего оборудования, начальном и конечном.
19
СибАР с. 4. Начальная позиция подъёма рабочего оборудования экскаватора ЭО – 5126
Рис. 5. Заключительная позицияДподъёма рабочего оборудования экскаватора ЭО – 5126
Учитывая перемещение различных элементов рабочего оборудова-
ния экскаватора, определяется суммарная величина затрачиваемой энер- |
|
гии машиной. |
И |
Далее определим скорость перемещения поршней гидроцилиндров рукояти, ковша экскаватора.
Скорость перемещения поршня при подаче рабочей жидкости в штоковую полость находят из уравнения неразрывности:
20