3.1 Расчет затрат мощности на привод рабочего оборудования

Для начала определим теоретическую производительность баровой машины по формуле:

,

(3.1)

где F_щ – площадь поперечного сечения щели, м²;

м2.

(3.2)

Тогда теоретическая производительность

м³/ч.

Затраты мощности на привод рабочего органа складываются из затрат на разработку грунта, на подъем грунта до точки разгрузки и разгон грунта, на сопротивление трению грунта о грунт.

Следующая формула учитывает все эти составляющие:

,

(3.3)

где K – удельное сопротивление резанию, МПа; K = 7 МПа для грунтов VII категории [10, табл. 2.19];

ρ – плотность грунта, кг/м³. Для грунта VII категории ρ = 2400 кг/м³ [9, табл. 1.16];

H_р – высота подъема грунта от поверхности земли до уровня разгрузки, м. Т.к. разгрузка грунта может происходить в любой точке между поверхностью земли и наивысшей точкой цепи, принимаем H_р = H_п = 0,725 м.

ρ_в – угол внутреннего трения грунта, град. Для грунта VII категории ρ_в = 40° [9, табл. 1.16];

η_ц – КПД цепного рабочего органа; η_ц = 0,7 [9, табл. 1.16];

α – угол наклона траектории режущей кромки резца.

.

(3.4)

Отсюда

.

(3.5)

кВт.

3.2 Расчет затрат мощности на привод ходового устройства

Мощность, затрачиваемая на передвижение машины, определяется по формуле:

,

(3.6)

где W_к – горизонтальная составляющая сопротивления резанию, кН;

W_т – сопротивление трения грунта о грунт забоя, кН;

W_пер – сопротивление передвижению машины, кН;

v_р.п – скорость рабочего передвижения машины, м/ч; v_р.п = 91,3 м/ч;

η_х – КПД колесного ходового устройства; η_х = 0,85.

Горизонтальная составляющая сопротивления резанию равна

кН.

(3.7)

Сопротивление трению грунта о грунт забоя равно

(3.8)

кН.

Сопротивление передвижению машины определяется по формуле:

,

(3.9)

где f – коэффициент сопротивления передвижению. Для колесного хода и грунта VII категории f = 0,11 [9, табл. 1.16];

i – преодолеваемый подъем; i = 0,1 [10, с. 95].

кН.

Тогда по формуле (3.6) мощность, затрачиваемая на передвижение машины,

кВт.

3.3 Расчет затрат мощности на управление рабочим органом

3.3.1 Составление гидравлической схемы

Составим гидравлическую схему управления рабочим органом. Рабочий орган будет управляться одним силовым гидроцилиндром, который будет приводиться в действие гидронасосом, а управляться золотниковым гидрораспределителем. Гидравлическая схема представлена на рисунке 4.

Рабочая жидкость из бака 1 насосом 2 подается по трубопроводу в золотниковый трехпозиционный гидрораспределитель 3. Гидрораспределитель в позиции a подает жидкость в поршневую область гидроцилиндра 4, а жидкость, выходящая при этом из штоковой области, идет на слив в бак, при этом шток гидроцилиндра выдвигается. В позиции с, наоборот, жидкость подается в штоковую область, а из поршневой выходит на слив, и шток гидроцилиндра втягивается. Позиция b является нейтральной. В этом случае жидкость из гидрораспределителя сразу подается в сливной патрубок.

В схеме предусмотрен предохранительный клапан 5, который настроен на максимально допустимое давление в системе, и при его увеличении он открывается, понижая давление до допустимого.

Двусторонний гидрозамок 6 перекрывает обе гидролинии, идущие к гидроцилиндру. Он не пропускает жидкость при отсутствии управляющего воздействия ни в одной из линий, а при его наличии пропускает в жидкость в обоих направлениях в обоих гидролиниях. Он установлен для надежной фиксации и предотвращения самопроизвольного рабочего органа машины при нейтральном положениигидрораспределителя.

Рисунок 4 – Гидравлическая схема управления рабочим органом:

1 – гидробак; 2 – насос; 3 – гидрораспределитель; 4 – гидроцилиндр; 5 – предохранительный

клапан; 6 – гидрозамок; 7 – фильтр рабочей жидкости.

В сливной линии установлен фильтр 7 для очистки рабочей жидкости. Он установлен в паре с предохранительным клапаном. При забивании фильтра или других причинах повышения давления клапан срабатывает и пускает жидкость в бак, минуя фильтр, тем самым предохраняя гидросистему от повреждений.