книги из ГПНТБ / Родин И.И. Проектирование одноковшовых строительных экскаваторов учеб. пособие

ИС-20 и ИС-30. Последней марке масла следует отдать пред­ почтение;

— в южных районах страны, ,дде имеется повышенный наг­

но в качестве всесезонного сорта жидкости для гидростати­ ческого и гидродинамического привода строительных и до­ рожных машин.

В качестве зимнего и летнего масла в умеренном клима­ те применяют гидравлическое масло марок МГ-20 и МГ-30.

Рабочее давление в системе гидропривода следует приме­

соких (с преобладающей температурой свыше 35°С), необхо­

шины.

Для машин, работающих в Средней Азии

—чрезмерный нагрев деталей узлов и воздуха в кабине машиниста затрудняет управление машиной;

—перегрев обмотки электродвигателей на экскаваторах вызывает падение мощности электродвигателя и увеличивает

продолжительность рабочего цикла;

— неудовлетворительная работа систем водяного или воз­ душного охлаждения дизельных и карбюраторных двигате­ лей;

—нарушение работоспособности сальниковых уплотне­ ний в системе гидропривода;

—снижение кинематической вязкости смазки и масла в системе' гидропривода;

—засорение механизмов привода тонкодисперсной пы­ лью при разработке лессовидных грунтов;

—преждевременный выход из строя поршневой группы двигателей внутреннего сгорания вследствие повышенного количества пылевидных абразивных частиц в воздухе;

—большая жесткость воды, используемой для охлажде­ ния двигателей внутреннего сгорания.

Поэтому при проектировании следует предусматривать: 1. Изолированную от рабочих механизмов кабину управ-

21

ления и создание в ней благоприятного микроклимата и кондиционарованното воздуха.

2.Улучшенную систему воздухоочистки у двигателей внутреннего сгорания.

3.Умягчение воды, охлаждающей блок цилиндров двига­

теля внутреннего сгорания, и ее охлаждение.

4.Электродвигатели с повышенной тепловой изоляцией и улучшенным воздушным охлаждением.

5.Централизованную смазку передаточных и рабочих ме­ ханизмов.

6.Централизованную заправку топливом и смазкой дви­

гателей внутреннего сгорания.

При проектировании машин для районов среднего и се­ верного Урала, Западной и Восточной Сибири, Дальнего Вос­ тока и Крайнего Севера следует помнить:

—затрудняются условия запуска дизельных и карбюра­ торных двигателей;

—■повышается кинематическая вязкость масла и наруша­ ется эксплуатация двигателей с гидравлической системой уп­ равления;

—снижается коэффициент полезного действия двигате­ лей и механизмов гидропривода;

—повышается абразивность и механическая прочность мерзлых грунтов и уменьшается износостойкость механизмов.

Поэтому необходимо принимать; 1. Расчетную температуру воздуха, при которой работает

экскаватор, — 60° С;

—влажность воздуха — от 80 до 100%;

—промерзание грунта — 2,5 м и более;

—скорость ветра — до 30 м/сек.

2.Изолированную от рабочих механизмов утепленную ка­ бину, кондиционирование воздуха и нагревательные приборы.

3.Увеличенные внутренние размеры кабины, обеспечива­ ющие свободную работу машиниста в зимней одежде.

4.Обогрев смотровых стекол и хороший обзор места ра­ боты и погрузки.

5.Раздельное включение каждого агрегата и надежную блокировку.

6.Быстросъемные ограждения механизмов, подлежащих частому осмотру.

22

ГЛАВА III

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ

§ 1. Правила конструирования [7, 9, 16, 20]

При конструировании рекомендуется придерживаться сле­ дующих правил:

—конструкцию подчинять общей задаче увеличения эко­ номической эффективности за счет долговечности;

—конструировать экскаваторы с расчетом на безремонт­

ную эксплуатацию, заменяя капитальный и восстановитель­ ный ремонты периодической заменой отдельных узлов;

—избегать выполнение трущихся поверхностей непо­ средственно на корпусных деталях;

—конструировать узлы экскаватора в виде независимых агрегатов, устанавливаемых на машину в собранном виде;

—придавать деталям высокую прочность способами, не требующими увеличения веса (за счет придания деталям наилучших форм, устранения концентраций напряжений, введения усталостно-упрочняющей обработки и применения материалов повышенной прочности);

—узлы и механизмы, работающие с циклическими и ди­ намическими нагрузками, конструировать с упругими элемен­ тами, смягчающими толчки и колебания нагрузок;

—предупреждать возможность перенапряжения деталей

экскаватора в результате неумелого и неаккуратного обра­ щения с машиной, вводить ів конструкцию блокирующие и предохранительные устройства в виде муфт предельного мо­ мента;

—. машины конструировать удобными к обслуживанию, сокращать объемы обслуживания, ежесменные регулировки механизмов;

— устранять периодическую точечную смазку, заменяя

24

ее непрерывной подачей смазочного материала к трущимся элементам с центрального пункта;

—избегать применения открытых механизмов и передач;

—разрабатывать доступными узлы и механизмы, нуж­

дающиеся в периодическом осмотре; •— осуществлять максимальную унификацию элементов

конструкций с целью удешевления машины, сокращения сро­ ков ее изготовления, а также облегчения эксплуатации и ре­ монта.

М е т о д и к а п р о е к т ир ов а ін и я

Исходные материалы для проектирования;

—задание на проектирование, определяющее условия ра­ боты машины, ее параметры или конструктивную схему;

—образец машины, подлежащей модернизации;

—изобретательское предложение или созданный на его основе опытный образец.

К техническим заданиям необходимо подходить критиче­ ски. Конструктор должен знать отрасль промышленности, для которой он проектирует машину. Он обязан проверить зада­ ние и в нужных случаях доказать целесообразность его кор­ ректировки. Конструктор должен помнить, что машины с не­

правильно выбранными параметрами, основанные на шаблон­ ных решениях, не обеспечивающие технического прогресса, долговечности и надежности, устаревают к началу ее выпуска. И вся работа, затраченная на ее создание, оказывается на­ прасной. При проектировании конструктор должен пользо­ ваться конструктивной преемственностью, т. е. использовать предшествующий опыт машиностроения данной отрасли. Ис­ пользовать все то, что есть полезное в существующих маши­ нах.

Конструктивную и кинематическую схемы экскаватора обычно выбирают путем параллельной разработки несколь­ ких вариантов, которые затем подвергают сравнительной оценке с точки зрения конструктивной целесообразности, со­ вершенства кинематической и силовой схем, надежности и долговечности, ремонтоспособности и друлих эксплуатацион­ ных качеств. Такой же анализ следует делать и при выборе варианта отдельных (конструктивных решений узлов.

Для облегчения работы следует пользоваться методом инверсий. Сущность его заключается в изменении функции, формы и расположения узла или детали. Например, замена жесткого привода рукояти гибким тросовым, в узлах веду­

25

Целесообразно иногда бывает инвертировать формы дета­ лей. Например, сферическую поверхность заменить вогнутой, литую конструкцию — сварной. Иногда бывает выгодным пе­ реместить конструктивные элементы с одной детали на дру­ гую и изменить виды деформаций, например, шпонку с вала перенести на ступицу или изменить положение подшипников (рис. 3).

Рис. 3. Уменьшение веса двухступенчатого редуктора за счет инверсирования схемы: а) схема типового редуктора; б) схема редуктора с изменением опорного устройства.

§ 2. Методика (компонования

Компонование состоит из двух этапов; эскизного и рабо­ чего. В эскизной компоновке разрабатывают основную схему

и общую конструкцию машины. После рассмотрения эскиз­ ной компоновки составляют рабочую, в которой уточняют конструкцию. *

Компоновку следует начинать с решения главных задач— выбора рациональных кинематических и силовой схем, опре­ деления наиболее рационального расположения оборудова-

26

ния, правильных размеров и форм деталей узлов. Установле­ ние .подробностей конструкции на первом этапе вредно, оно

При компоновке разработку желательно вести параллель­ но несколькими вариантами. Это даст возможность выбрать наиболее рациональную конструкцию. Ошибочно, если про­ ектант сразу принимает направление конструктивного раз­ вития, выбирая за эталон существующую конструкцию, ко­ торая может оказаться в результате анализа наименее удач­ ной.

Полная разработка вариантов необязательна. Достаточно карандашных набросков, чтобы получить представление о ва­ рианте, его перспективности и целесообразности продолжения работы над ним.

В процессе компоновки необходимо производить прибли­ женные расчеты, а основные детали проверить на жесткость. Неправильно всецело полагаться и на расчеты. Есть детали, которые не поддаются расчету (например корпусные). Необ­ ходимые размеры деталей зависят не только от расчетов на прочность, но и других факторов, как например, технологи­ ческих.

Таким образом, наряду с расчетом следует размеры кор­ ректировать с выполненными конструкциями, внося необхо­ димые изменения. Компонование желательно вести в круп­ ных масштабах. Чем крупнее масштабы, тем легче выбрать необходимые размеры.

§ 3. Вес и выбор рациональных сечений

Вес экскаватора является одним из главных его показа­ телей. Уменьшение веса означает снижение расхода металла и стоимости изготовления. Но при этом следует помнить, что уменьшение веса конструкции не должно являться самоце­ лью. Обычно расходы на материал составляют незначитель­ ную долю в сумме затрат за все время эксплуатации экска­ ватора, величина которых зависит главным образом от на­

дежности и долговечности. Если уменьшение веса сопряжено с опасностью уменьшения прочности, надежности и жестко­ сти конструкции, то бывает целесообразным иметь более тя­ желую машину, чем легкую, но ненадежную и недолговеч­ ную.

27

Сравнительные весовые качества машин оцениваются по­ казателем удельного веса, представляющим собой частное от деления веса G экскаватора на емкость ковша q:

Максимальное снижение веса машины достигается приме­ нением рациональных сечений отдельных деталей, т. е. при­ данием иім полной равнопрочное™. Этого можно добиться при условии, если напряжения в каждом сечении детали по ее продольной оси и в каждой точке этого сечения одинако­ вы. Такой случай принципиально возможен лишь при неко­ торых видах деформаций растяжение — сжатие и отчасти при срезе.

При сложных напряженных состояниях (изгибе, кручении, сдвиге) напряжения по сечению распределяются неравномер­ но, они имеют максимальную величину в крайних точках се­ чения.' В этих случаях нужно обеспечить равнопрочное™ се­ чений путем удаления металла из наименее нагруженных се­ чений, расположенных по нейтральной оси к периферии. На рис. 4 представлены эпюры напряжений для круглых изделий

1

Рис. 4. Эпюры напряжений в сечениях массивной и полых цилиндрических деталей (случай изгиба и кручения).

различных форм и сечений, а на рис. 5 приведены моменты сопротивлений и инерции для сечений, одинаковых по весу, но имеющих различные формы и размеры.

Целесообразность применения профиля при сложном на­ пряженном состоянии (изгибе) должна определяться безраз-

28

Рис. 5. Моменты сопротивлений W и моменты инерции I массивных и полых профилей с одинаковой площадью се­ чения (случай изгиба).

мерными величинами по показателям прочности и жесткости <0 и і:

нальности формы профиля независимо от его абсолютных размеров, а обратные безразмерные величины — вес профиля:

стков, находящихся в стороне от действия сил. Например, в конических зубчатых колесах — путем удаления практически неработающей части зубьев на малом диаметре, у деталей фланцевого типа (рис. 6) — изменением контура фланца. При облегчении цилиндрических деталей типа дисков, крышек, фланцев, многоугольников следует иметь в виду, что весовой

29

CÖ

tr

к

ч

\о cd Ен

30