Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

2605.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.01.2021

Размер:

33.4 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 3940 / 17740 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 > Следующая >>>

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

OPTIMAL SELECTION OF MACHINES FOR SCREWING PILES IN OIL

AND GAS CONSTRUCTION

V.N. Kuznetsova, M.V. Oryol

Abstract. The article deals with the problem of choosing the best machine for screwing screw piles in oil and gas construction. Produced a review of existing designs and brands of machines engaged in the installation of screw piles in the ground. Identified and the necessity of developing a model for optimal selection of screwed machines based on analytical methods with the use of criteria to evaluate the effectiveness of these machines. On the basis of the study proposes a suitable model and a set of criteria for evaluation, formulates relevant conclusions.

Keywords: screw pile, soil, screwing, oil and gas pipeline, the selection criteria.

Кузнецова Виктория Николаевна (Россия, Омск) – доктор технических наук, профессор кафедры «Эксплуатация и сервис транспортно-технологических машин и комплексов в строительстве» ФГБОУ ВО «СибАДИ» (644080, г. Омск, пр. Мира, 5, e-mail: dissovetsibadi@bk.ru).

Орёл Максим Владимирович (Россия, г. Омск) – студент факультета «Нефтегазовая и строительная техника» ФГБОУ ВО «СибАДИ» (644080, г. Омск, пр. Мира, 5, e-mail: max_94_17@mail.ru).

Kuznetsova Viktoria Nikolaevna (Russian Federation, Omsk) – doctor of technical Sciences, Professor of the Department "Operation and service of transport and technological machines and systems in construction" of the "SibADI" (644080, Mira, 5 prospect, Omsk Russian Federation, e-mail: dissovetsibadi@bk.ru).

Oryol Maxim Vladimirovich (Russian Federation, Omsk) – student of the faculty "Oil-and-gas and building technology" of the "SibADI" (644080, Mira, 5 prospect, Omsk Russian Federation, e-mail: max_94_17@mail.ru).

УДК 625.76

258

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ КОПАНИЯ ОДНОКОВШОВОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭКСКАВАТОРА

IMPROVEMENT OF THE METHOD OF CALCULATION OF DURATION OF DIGGING OF THE ODNOKOVSHOVY HYDRAULIC EXCAVATOR

В.И. Попков

Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ), Россия, г. Омск

Аннотация. Статья посвящена совершенствованию методики расчета времени рабочего цикла и производительности одноковшового гидравлического экскаватора с учетом эмпирических данных. В данной статье рассмотрен процесс копания рукоятью с

учетом среднестатистических данных частоты вращения коленчатого вала и общего давления в гидросистеме, что приведет к повышению точности расчета,

продолжительности выполнения рассматриваемой технологической операции.

Ключевые слова: время рабочего цикла, производительность экскаватора.

Введение

В настоящее время существует много различных подходов для расчета продолжительности рабочего цикла экскаватора [1]. В данной статье предлагается усовершенствовать методику расчета продолжительности рабочего цикла экскаватора ЭО-5126 с помощью использования среднестатистических технических параметров, характеризующих интенсивность эксплуатации

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

экскаваторов. В качестве таких параметров были измерены и определены математическое ожидание фактической частоты вращения коленчатого вала и давления в гидросистеме при выполнении различных технологических операций. Зная среднестатистические параметры частоты вращения коленчатого вала и общего давления в гидросистеме можно получить более точное время рабочего цикла и тем самым снизить затраты на эксплуатацию. Методика будет включать в себя несколько этапов:

1.Определение математического ожидания частоты вращения коленчатого вала ДВС в процессе выполнения различных технологических операций

2.Определение математического ожидания давления P в гидравлической системе в

процессе выполнения различных технологических операций
3. Определение подачи гидронасоса Q=f(n,V,ηоб)

5.Определение среднего усилия на режущей кромке рк (по методикесрС.В. Репина)

6.Определение продолжительности копания tк = f(q,Kн, Кв, Q, , Кр, к , b, h), подъема и

поворота рабочего оборудования с груженным ковшом от точки выхода из забоя к месту разгрузки, времени необходимого для разгрузки и возвращения рабочего оборудования в забой

7.Определение продолжительности цикла экскавации tц

8.Определение часовой эксплуатационной производительности экскаватораОпределение мощности реализуемой на копание ср

П=f(q, Kн, Кр, Кв, Nр,tц)

Расчет продолжительности рабочего цикла экскаватора ЭО-5126

Были проведены замеры общего давления в гидросистеме и частоты коленчатого вала экскаватора марки ZX-230, ZX-330 фирма Hitachi, Япония. Эмпирические данные приведены в

таблице 1.

Таблица 1– Общее давление и средняя частота вращения коленчатого вала экскаваторов

259

№ машины	Среднее значение общего давления в
№ машины	гидросистеме на всех видах технологических	Средняя ЧВКВ*, об/мин
	операций, МПа
1	10.0	1485
2	8.4	1461
3	8.5	1475
4	10.1	1460
5	8.1	1359
6	10.5	1542
7	8.8	1456
8	8.6	1521
9	9,0	1419
10	9,8	1465
11	9,0	1420
12	9,7	1605

*- частота вращения коленчатого вала.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

Рисунок 1 – Функция распределения давления в гидросистеме экскаваторов ZX-230, ZX-330

Таблица 2 – Статистические характеристики давления в гидравлической системе

экскаватора в процессе копания

Статистические характеристики	Полученные значения
Математическое ожидание, МПа	9,2

Среднеквадратическое отклонение, МПа	0,78

Коэффициент вариации	0,08

260

Рисунок 2 – Функция распределения средней частоты вращения коленчатого вала экскаваторов ZX-230, ZX-330

Таблица 3 – Статистические характеристики средней частоты вращения коленчатого вала

экскаваторов в процессе копания

Статистические характеристики	Полученные значения
Математическое ожидание, об/мин	1472
Среднеквадратическое отклонение, об/мин	63,26
Коэффициент вариации	0,04

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

Полученные среднестатистические значения можно использовать для одноковшовых

гидравлических экскаваторов 4-5 типоразмерной группы, разрабатывающих грунт 2-3 категории.

В дальнейшем предлагается рассчитать продолжительность цикла с учетом полученных

статистических параметров для экскаватора отечественного производства марки ЭО-5126,

серийно выпускаемого несколькими заводами-изготовителями. Для реализации следующего

этапа

методики

требуется

определить

объем

гидронасоса экскаватора ЭО-5126. В нем

установлено два насоса 313.3.112.507.303. Оба типа насосов имеют объем 112 см3 [2].

Общий объем гидронасосов рассчитывается по следующей формуле:

где,

- общий объем гидронасосов,

10−6

гидронасосов, шт; V

(1)

; a-

количество

- объем

гидронасоса, см3;10 -

общ

∙ ∙

общ

−6

переводной коэффициент.

= 2

112

10−6 = 0,000224

Подача гидронасосов определяется по следующей формуле:

общ

∙

ср

(2)

где,

об/мин;

- подача гидронасосов, м

/с; - средняя частота вращения коленчатого вала,

КПД гидронасоса, %.

ср

∙ общ

∙

1472

0,000224

∙

0,85 = 0,0047

по

Расчетная мощность для

гидропривода

рабочего

оборудования определяется

следующей формуле:

∙

гп =

106

м с

где,

гп

- мощность гидропривода, Ватт;

(3)

- среднее общее давление в гидросистеме, МПа.

∙ ∙

гп

0,0047

9,2

= 43023

Принимаем потери в механизмах передачи энергии от двигателя к гидронасосу в размере

∙

Ватт

25%. Мощность развиваемая двигателем экскаватора определяется по следующей формуле:

гп

(4)

261

43023

,р

двс

=05736475

0,75

Следующим шагом определим время рабочего цикла экскаватора [4].

Ватт

(5)

где,

- время рабочего цикла,

+ .

с;

- время копания и заполнения рабочего ковша грунтом, с;

пп

и п

- время подъема и поворота рабочего оборудования с груженным ковшом от точки выхода из

забоя к месту разгрузки, с;

время на разгрузку,

с;

время на возвращение рабочего

пп

оборудования в забой, с;

= ∙ н∙ 1

и п

(6)

где, q- вместимость ковша экскаватора, м

;

- коэффициент наполнения ковша грунтом;

к∙

- мощность необходимая для копания, кВт;

коэффициент удельного сопротивления копанию;

- коэффициент разрыхления грунта в ковше [5].

Для определения мощности необходимой для копания воспользуемся следующей формулой:

ср

(7)

где,

- среднее усилие на режущей кромке, кН; - скорость движения кромки ковша в момент

∙ к

реализации максимального усилия копания грунта, м/с.

Гидравлическими одноковшовыми экскаваторами, оборудованными обратной лопатой, грунт копают тремя способами: поворотом рукояти (при неподвижной стреле) или поворотом ковша (при неподвижных стреле и рукояти), или поворотом стрелы. Однако копание поворотом стрелы осуществляется крайне редко и данной статье не рассматривается.

Для определения среднего усилия на копание необходимо учитывать долевое соотношение между копанием грунта рукоятью и ковшом.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

Далее рассчитаем среднее усилие на режущей кромке при учете того что, работа рукоятью составляет в среднем 60 % от всего времени копания, а поворотом ковша 40 %. Данные

соотношения были получены при наблюдении					за работой экскаваторов в процессе его
эксплуатации.	ср. =	рук		0,6 +	ков		0,4.	(8)
эксплуатации.
	для копания рукоятью, а затем для копания ковшом.
Изначально проведем расчеты			∙			∙

При расчете данных, приведенных в табл. 4, 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.

Координаты центров тяжести сборочных единиц рабочего оборудования указаны в таблице применительно к положениюэ , показанномукН на рис. 3.

Вес экскаватора = 313,6 .

Рисунок 3 – Основное положение экскаватора с указанием центров тяжести

сборочных единиц рабочего оборудования

262

Заносим координаты центров тяжести сборочных единиц рабочего оборудования в таблицу 4.

Таблица 4 – Веса, координаты центров тяжести и статические моменты основных

сборочных единиц экскаватора

Наименование сборочных				Вес				Координаты центра									Статические моменты, кН м
Наименование сборочных				Вес								тяжести, м					Статические моменты, кН м
		единиц		G, кН
		единиц		G, кН				X							Y	Z	M X	M Y	M Z
								X							Y	Z	M X	M Y	M Z
Поворотная платформа с				102,4				-1,27						-0,038		1,33	130,05	-3,9	136,2
	механизмами			102,4				-1,27						-0,038		1,33	130,05	-3,9	136,2
	механизмами
Ходовое оборудование				94,2				0,590							0	0,727	55,6	0	68,5
Стрела с гидроцилиндрами				32,2				2,0							0	2,6	64,4	0	83,72
стрелы и рукояти				32,2				2,0							0	2,6	64,4	0	83,72
стрелы и рукояти
Рукоять с гидроцилиндром				9,2				5,8							0	3,3	53,36	0	30,36
			Ковш	10,3				6,7							0	1,5	69,01	0	15,45
Грунт в ковше				15,1				6,7							0	1,5	101,17	0	22,65
Путь копания lкоп определим по следующей формуле:
	Р				к		= 2 ∙ КВ∙ Р												(9)
где,		-	угол поворота рукояти,		;	В	- плечо, м.
где,			угол поворота рукояти,		коп		360		к		Р			м
В соответствии с расчетной схемой (рис. 2)													= 120°;
Плечо определяем графически по рис.2,									В						.
										= 3

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

Таким образом, путь копания равен:	2	∙	360∙		∙		= 6,3 м.
коп =						120
			3,14	3

Рисунок 4 – Схема к определению касательных усилий на режущей кромке

ковша экскаватора при копании поворотом рукояти

Определим возможные усилия на режущей кромке ковша при копании поворотом рукояти.

263

При расчете принимаем, что гидроцилиндр рукояти развивает постоянное рабочее усилие в

зависимости от номинального рабочего давления:

. .

гидроцилиндра, м2.

ц р

раб ∙ ц р

где,

раб

. .

106

. .

ц р

- площадь

(10)

= 9,2

рабочее давление, возникающее в гидроцилиндре рукояти, МПа;

Зная

диаметр поршня

гидроцилиндра,

можно

найти

площадь

гидроцилиндра.

раб

∙

Па

экскаватора ЭО-5126 гидроцилиндр рукояти с артикулом

Э4.05.30.005сб-2 имеет диаметр

0,16 м [3].

. . = ∙( )2

∙ 6 ∙

(11)

Следовательно,

. равен:

∙

ц р

. . =

9,2

3,14

(0,16)

= 185

Из суммы моментов

относительноц р

точки В на рис. 4 найдем касательное усилие на режущей

∙

−

∙

кН

Плечи сил определяем

∙

кромке ковша по усилию цилиндра рукояти:

. . . .

к+г

(12)

графическив

по цриср .

ц4.р

Результаты расчета приведены в табл. 5.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

Таблица 5 – Результаты расчета усилий на режущей кромке ковша при копании поворотом

рукояти

Параметры	Обозна-						Размер-		Показатели для траектории рукояти
Параметры	чение						ность
	чение						ность	1р	2р	3р	4р	5р	6р	7р
								1р	2р	3р	4р	5р	6р	7р
Плечо усилия в		lц. р.					м	0,422	0,734	0,866	0,888	0,804	0,652	0,463
гидроцилиндрах рукояти		lц. р.					м	0,422	0,734	0,866	0,888	0,804	0,652	0,463
гидроцилиндрах рукояти
Момент усилия	Рц. р. lц. р.						кН м	78,0	135,7	160,1	164,2	148,6	120,5	85,6
гидроцилиндра рукояти							кН м	78,0	135,7	160,1	164,2	148,6	120,5	85,6
гидроцилиндра рукояти

Плечо рукояти			l	В			м	-0,52	0,52	1,5	2,3	2,8	3	2,8
(Gр=9,2 кН)			l	К			м	-0,52	0,52	1,5	2,3	2,8	3	2,8
Момент веса без	G		Р	l В			кН м	-4,78	4,78	13,8	21,16	25,76	27,6	25,76
рукояти			Р		К
Вес ковша с грунтом	GК +Г						кН	10,3	11,8	13,3	14,8	16,3	17,8	17,9
Плечо ковша с грунтом		lКВ+ Г					м	-0,869	-0,020	0,831	1,582	2,143	2,445	2,452
Момент от веса ковша с	G	К +		Г	l	В	кН м	-8,95	-0,236	11,05	23,41	34,93	43,52	43,89
грунтом		К +		Г		К +	кН м	-8,95	-0,236	11,05	23,41	34,93	43,52	43,89
грунтом

Касательное усилие на			РК				кН	30,6	43,6	45,1	39,9	29,3	16,5	5,3
режуще кромке ковша			РК				кН	30,6	43,6	45,1	39,9	29,3	16,5	5,3

В данной статье представлены результаты расчетов основных технических параметров одноковшового экскаватора ЭО-5126 при разработке грунта с учетом среднестатистических

характеристик таких параметров как давление в гидросистеме, частота вращения коленчатого 264 вала при выполнении различных технологических операций. Применение среднестатистических параметров позволяет повысить точность выполняемых расчетов и тем самым приведет к сокращению издержек при эксплуатации.

Библиографический список

1.Машины для земляных работ: учебник для студентов вузов/ А.И. Доценко, Г.Н. Карасев, Г.В. Кустарев, К.К. Шестопалов. –М.: «Издательский дом «БАСТЕТ», 2012.– 688 с.

2.Спецтехника. Вся информация о спецтехнике [Электрон. ресурс] : [статья] / Спецтехника. – Режим доступа: http://spectehnika-info.ru/ekskavator-eo-5126/

3.Мастер кран. Запчасти для экскаваторов [Электрон. ресурс] : [статья] /Гидроцилиндр рукояти. –

Режим доступа: http://kran-ekspert.ruprom.net/p23843638-gidrotsilindr-rukoyati-e40530005sb.html

4.Технологические машины и комплексы в дорожном строительстве (промышленная и техническая эксплуатация): учеб. пособие/ В.Б. Пермяков, В.И. Иванов, С.В. Мельник и др.; под ред. В.Б. Пермякова.–

М.: ИД «БАСТЕТ», 2014.–752 с.

5.Машины для земляных работ. Экскаватор одноковшовый гидравлический. Обратная лопата: методические указания/ сост. В.А. Слепченко.–Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2013.– 49 с.

IMPROVEMENT OF THE METHOD OF CALCULATION OF DURATION OF DIGGING OF THE

ODNOKOVSHOVY HYDRAULIC EXCAVATOR

V. I. Popkov

Annotation. Article is devoted to enhancement of a method of calculation of time of a working cycle and productivity of the one-bucket hydraulic excavator taking into account empirical data. In this article digging process by a handle taking into account average data of rotating speed of a bent shaft and the general pressure in a hydraulic system is considered that will lead to increase in accuracy of calculation, duration of execution of the considered technological operation.

<<< < Предыдущая 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 3940 / 17740 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
07.01.2021213.82 Кб126.pdf
#
07.01.2021376.58 Кб2260.pdf
#
07.01.202129.73 Mб52600.pdf
#
07.01.202131.16 Mб82601.pdf
#
07.01.202131.55 Mб42603.pdf
#
07.01.202133.4 Mб962605.pdf
#
07.01.202133.89 Mб12606.pdf
#
07.01.202135.05 Mб32607.pdf
#
07.01.2021379.24 Кб1261.pdf
#
07.01.202137.13 Mб612610.pdf
#
07.01.202137.4 Mб32611.pdf