Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

2605.pdf

Скачиваний:

151

Добавлен:

07.01.2021

Размер:

33.4 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 4041 / 17741 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 > Следующая >>>

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

Keywords: work cycle time, machine performance.

Попков Вадим Игоревич (Россия, Омск) – студент кафедры «Эксплуатация и сервис транспортно-

технологических машин и комплексов в строительстве» ФГБОУ ВО «СибАДИ» (644080, г. Омск, пр.

Мира 5, e-mail popkowvadim@mail.ru).

Popkov Vadim Igorevich (Russian Federation, Omsk) – student of department «Operation and service of transport and technological machines and systems in construction» of The Siberian Automobile and Highway University (SibADI) (644088, Omsk, Prospect Mira 5, e-mail: popkowvadim@mail.ru).

УДК 625.76

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ РАБОЧЕГО ЦИКЛА ОДНОКОВШОВОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭКСКАВАТОРА

IMPROVEMENT OF THE METHOD OF CALCULATION OF DURATION OF THE RUNNING CYCLE OF THE ODNOKOVSHOVY HYDRAULIC EXCAVATOR

В.И. Попков

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

Аннотация. В данной статье приведена методика расчета продолжительности
операций копания ковшом, подъем и поворот рабочего оборудования и разгрузка с учетом	265

среднестатистических данных частоты вращения коленчатого вала и общего давления в гидросистеме. Определена эксплуатационная производительность на примере экскаватора ЭО-5126 с учетом полученных данных. Предлагаемая методика позволит сократить

издержки на эксплуатацию техники.

Ключевые слова: время рабочего цикла, производительность экскаватора.

Введение

Внастоящее время существует много различных подходов для расчета продолжительности рабочего цикла экскаватора [1]. Характерной их особенностью является то, что при расчетах используются номинальные параметры машин, которые не соблюдаются в процессе эксплуатации техники. Для планирования выполнения работ применяется ЕНиР, недостатком данного документа является то, что им не учитывается конструкция современных отечественных и зарубежных экскаваторов. Для планирования выполнения строительных работ необходимо учитывать среднестатистические показатели параметров, характеризующие режимы работы машин. Для решения данной задачи был проведен анализ среднестатистических параметров таких как: частота вращения коленчатого вала и общее давление в гидросистеме рабочего оборудования.

Впервой части статьи был рассмотрен процесс копания поворотом рукояти и определено касательное усилие на режущей кромке ковша. В данной статье продолжается рассмотрение процесса копания и других технологических операций экскаватора. Так же определены время цикла и часовая эксплуатационная производительность экскаватора ЭО-5126.

Расчет продолжительности рабочего цикла экскаватора ЭО-5126

Рассматривая процесс копания ковшом, представлено расчетное положение рабочего оборудования (рис. 1): стрела предельно опущена, а рукоять отвернута.

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

Рисунок 1 – 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):								. . = 103									.										(1)
	Подставляем известные значения в						формулу (1) и определяем усилие в цилиндре ковша:
	Подставляем известные значения в						ц к								∙ ∙
					. . = 9,2				106 0,02 = 184														.
	Далее определим	реактивное давление, возникающее в цилиндре ковша при копании
	Далее определим				ц к			∙				∙								кПа
	поворотом ковша, исходя из суммы моментов относительно С (см. рис. 1).
	Из суммы моментов					=		∙		∙			− к+г ∙ к+г								).							(2)
						=	1		(												).							(2)
			относительно точки D имеем:																	ц.к.∙ ц.к. .
							= . . . .										=			ц.к.∙ ц.к. .								(3)	266
				графически по рис. 1.
	Плечи сил определяем				∙			ц к				∙ ц к			→							т
	Плечи сил определяем				∙			ц к				∙ ц к			→							т
	Результаты расчета приведены в табл. 1, а график зависимости = ( коп) – на рис. 2.
	Таблица 1 – Результаты расчета усилий на режущей кромке ковша при копании поворотом
	ковша

	Параметры		Обозна-		Размер-											Показатели для траектории ковша
	Параметры		чение		ность							1к				2к							3к	4к		5к	6к	7к
			чение		ность							1к				2к							3к	4к		5к	6к	7к
1				2		3						4				5							6	7		8	9	10
	Плечо усилия в		lц.к.			м					0,396					0,450						0,462		0,414		0,392	0,363	0,329
гидроцилиндрах ковша			lц.к.			м					0,396					0,450						0,462		0,414		0,392	0,363	0,329
гидроцилиндрах ковша
	Момент усилия		Рц.к. lц.к.		кН м						72,9					82,8						85,0		76,2		72,1	66,8	60,5
гидроцилиндра ковша					кН м						72,9					82,8						85,0		76,2		72,1	66,8	60,5
гидроцилиндра ковша

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					0,386					0,570						0,685		0,717		0,663	0,529	0,331
Момент от веса ковша с			GК + Г lКВ+Г		кН м						3,97					6,73						9,11		10,61		10,81	9,42	5,92
	грунтом				кН м						3,97					6,73						9,11		10,61		10,81	9,42	5,92
	грунтом
Касательное усилие на			РК		кН						68,9					76,1						75,9		65,6		61,3	57,4	54,6
режущей кромке ковша			РК		кН						68,9					76,1						75,9		65,6		61,3	57,4	54,6
	Среднее значение усилия на режущей кромке для копания рукоятью и ковшом
	определяются по следующим зависимостям со значениями касательных усилий, взятых из
										1			2
	таблицы 1:					рук =			(			+		+. . . +					)/									(4)

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

рук

(

,ков

=, (

+, . . . +,

)/, )

(5)

30 6+43 6+45 1+39 9+29

3+16 5+5 3

ков

68 9+76 1+75 9+65 6+61 3+57 4+54 6

кН;

(

, )

= 65,69 кН,

n –

где,

порядковый

Приведём график для сравнения усилий при копании поворотом рукояти и поворотом ковша

(рис.2).

Рисунок 2 – Усилие на режущей кромке

Далее рассчитаем среднее усилие на режущей кромке при учете того что, работа рукоятью

267

составляет в среднем 60 % от всего времени копания, а поворотом ковша 40 %.

Находим среднее усилие на режущей кромке по формуле:

ср

= 30,04 0,6 + 65,69

0,4 = 44,3 кН.

Скорость перемещения

поршня найдём по следующей зависимости:

∙

(

4∙ н

∙)

(6)

где,

D - диаметр поршня гидроцилиндра, м, D=0,16 м;

подача гидроцилиндров насоса , м³/с;∙ −

диаметр штока гидроцилиндра, м,

4∙0,

0047м

)

м с

= 0,1

[3].

Определение мощности,

3 14∙ 0 16

−0 1

∙

= 0,38 / .

(

кВт

затрачиваемой для комбинированной технологии копания:

= 44,3 0,38 = 16,9

;

0,97

155

7,4 .

∙16,9

∙1,2

Далее определим время подъема и поворота

рабочего оборудования с груженным ковшом

0,33

∙

от точки выхода из забоя к месту разгрузки.

∙ ∙ кр ∙ ∙ пов

пп

∙ к

п р− п р

(7)

п р

+ 1,89

п р

на

где,

- работа на подъем ковша с грунтом из траншеи до уровня разгрузки, Дж;

- работа

подъем ковша с грунтом от

уровня

стоянки

экскаватора до уровня разгрузки,

Дж; -

мощность энергоустановки экскаватора, кВт;

КПД передачи энергии от двигателя к

рабочему

органу в

процессе копания грунта;

суммарный

момент инерции все масс

элементов

конструкции экскаватора

относительно оси поворота платформы при повороте ковша на

разгрузку ковша; кр- коэффициент

разгрузку, кг ∙ м2; - угол

поворота

платформы

на

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

перераспределения мощности двигателя при совершении движений поворота платформы и

подъема рабочего оборудования;			- КПД механизма поворота платформы.
Принимаем, что для	разгрузки экскаватору требуется повернуть платформу на 90°. Тогда
Принимаем, что для		пов
угол поворот рассчитывается по данной формуле							14
						180∙3	14
			=		=	а ,			,	(8)
					90
				180		∙,3,14		= 1,57.		Дж.
			п.р − п.р = 105753,7							Дж.

Проведя дополнительный расчет, был определен суммарный момент инерции всех масс

элементов конструкции экскаватора, относительно оси поворота платформы при повороте

ковша на разгрузку равен = 387000

Для определения

коэффициента перераспределения мощности двигателя воспользуемся

кг ∙ м

∙ ∙ к ∙ раз

кр

− кр

следующей формулой:

, .

= (1,6

)

0.333 ,

(9)

где,

раз

= 1,18 ∙ ∙ 2 ∙ пов 0,33 ,

(10)

- время разгона платформы при повороте на разгрузку, с.

Время разгона платформы определим по формуле:

= 1,18

∙

0 33

= 2,6

268

387000 1,572 132000 0,7

дополнительный расчет было определено, что

= 302385,5

Проведя

раз

∙

0,497∙

∙

333

Дж

следовательно

теперь можем определить .

− кр =∙

кр 0

кр

∙

п р

302385,5 = (1,6

)

132 0,64

2,6/

кр

Теперь зная все данные определим время подъема и поворота рабочего оборудования с груженным ковшом от точки выхода из забоя к месту разгрузки [5].

пп = ( 105753,7∙ ) + 1,89 ∙ 378000 ∙ 1,572 0,497 ∙ 132000 ∙ 0,7 0,33 = 6,4 с 132000 0,64

Теперь определим время необходимое на разгрузку.

(11)

Ар

Ар ,

где,

- работа затраченная для разгрузки грунта, Дж;

- мощность необходимая для разгрузки

грунта, Ватт.

Затраченная работа определяется по формуле:

где,

= ∙ ∑

∙

(12)

q-ускорение свободного падения, м/с ;

- масса i-ого оборудования, кг;

- плечо силы, м.

Разгрузка осуществляется движением

рабочего органа из первой точки во вторую.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

Рисунок 3 – первая траектория подъёма рабочего оборудования экскаватора ЭО - 5126

269

Рисунок 4 – Вторая траектория подъёма рабочего оборудования экскаватора ЭО – 5126

Таблица 2 – Плечи сил навесного оборудования экскаватора ЭО - 5126 в зависимости от

траекторий движения при подъёме

Плечо силы стрелы, м

Плечо силы рукояти, м

Плечо силы ковша, м

1,03

2,63

Ар

∙

(2 + 1,69)

∙

103

Дж

9,81

4,48 + 9,81

1,03

2,6 + 9,81

2,63

= 121474,3

рабочегор

121474,3

= 2,1

Время на

возвращение

57375

определяется по следующей

оборудования

вс забой

формуле [5]:

= 1,89 3

з∙2

(13)

кг ∙ м2

где,

платформы при повороте в забой,

;

момент инерции поворотной и п

∙ п∙пов

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

Суммарный момент инерции всех масс элементов конструкции экскаватора относительно

кг ∙ м

оси поворота платформы при повороте ковша в забой был определен с помощью

дополнительного расчета и составил

= 379,610

379,610

∙

1,57

= 1,89

132000∙

0,7

= 4,1

и п

= 7,4 +∙ 6,4 + 2,1 + 4,1 = 20

Рассчитанное время цикла

экскаватора ЭО-5126 полностью соответствует заявленному в

технических характеристиках (20 с), следовательно, данная методика расчета является

достаточно точной и возможно ее применение для расчета времени цикла для экскаваторов не

указанных в ЕНиР.

Расчет производительности экскаватора ЭО-5126

Часовая эксплуатационная производительность ПЭ, м3/час, для машин циклического

действия определяется по формуле [4]:

∙

цикл ∙

р ∙

∙

рас

= 60

рас

(14)

где,

вместимость ковша расчетная, м3,

рас

цикл

время цикла, с;

– коэффициент

–

= 1

;

–

внутрисменного использования машины.

Время цикла работы ЭО включает в себя время необходимое на копание, подъём ковша,

поворот стрелы с груженным ковшом, опускание ковша, выгрузка ковша, поворот стрелы в

исходное положение. Согласно рекомендациям подъём и опускание ковша следует совмещать

с поворотом стрелы, таким образом, цикл работы будет складываться из

270

цикл

время рабочего цикла,цикл

пп

и п

(15)

где,

с;

время копания и заполнения рабочего ковша грунтом, с;

пп

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

забоя к месту разгрузки,

с;

время на

разгрузку, с;

и п

- время на возвращение рабочего

Пэ

∙ ∙

∙

оборудования в забой, с.

0,97

103

= 60

1,2

0,71 =

эксплуатационная

Для экскаватора ЭО-5126

ковшом

объемом

часовая

производительность составила 103 м /ч.

Вывод

Особенностью данной методики расчета является применения для расчетов не номинального значения частоты вращения коленчатого вала и давления в гидросистеме, а математического ожидания этих параметров. Т.к. поддержание номинальной частоты вращения коленчатого вала и давления в гидросистеме экскаватора трудно достижимо по причине технологических особенностей условий работы экскаватора вызванных разнородностью технологических операций (например: резкий разгон платформы, затем резкое торможение), то необходимо при расчетах базироваться на среднестатистических значениях.

Данную методику можно применять для расчета времени цикла и производительности экскаваторов отечественного и зарубежного производства, а полученные результаты расчета улучшат точность планирования эксплуатационных показателей.

Библиографический список

1.Машины для земляных работ: учебник для студентов вузов/ Доценко А.И., Карасев Г.Н., Кустарев Г.В., Шестопалов К.К.-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/

<<< < Предыдущая 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 4041 / 17741 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
07.01.2021213.82 Кб326.pdf
#
07.01.2021376.58 Кб4260.pdf
#
07.01.202129.73 Mб112600.pdf
#
07.01.202131.16 Mб112601.pdf
#
07.01.202131.55 Mб52603.pdf
#
07.01.202133.4 Mб1512605.pdf
#
07.01.202133.89 Mб32606.pdf
#
07.01.202135.05 Mб62607.pdf
#
07.01.2021379.24 Кб6261.pdf
#
07.01.202137.13 Mб842610.pdf
#
07.01.202137.4 Mб62611.pdf