книги / Ремонт шагающих экскаваторов
..pdfВ общей работе, выполняемой экскаватором за цикл, необ ходимо выделить ту часть работы, которая связана с процесса ми черпания и перемещения породы в отвал Я ц . Полезная ра бота складывается из полезной работы, затрачиваемой на чер пание Яч и полезной работы, затрачиваемой на транспортирова ние (разгрузку) породы в отвал Я Р. Полезная работа черпания реализуется механизмом тяги; полезная работа по транспорти рованию породы в отвал реализуется тремя механизмами драг лайна: механизмом тяги Я Р.Т, механизмом подъема Я пе , механиз мом поворота Я ПОв. В общем случае суммарная полезная работа, выполняемая экскаватором за цикл, будет
|
|
Яц=ЯтЕ"ЬЯпЕ"1"ЯпОВ» |
(6.14) |
||
где |
Яте — Яч + |
Я р.т |
И |
Япе— Я п.отР Ч" Яп.под» |
|
Я п.отР, |
Яп.под — полезная |
работа |
по отрыву и подъему |
грунта, |
|
выполняемая механизмом подъема экскаватора. |
|
||||
По аналогии с уравнением |
(6.14) можно вывести уравнения, |
||||
которые учитывают работу |
механизма тяги по перемещению |
ковша при черпании Л к .ч и удержании ковша при его разгрузке
Л р.т , работу механизма подъема |
по отрыву ( Л п.отР) и подъему |
||||
(Л п .п о д ) |
самого ковша при его разгрузке, работу по перемеще |
||||
нию поворотной платформы и ковша при разгрузке |
(Лпов): |
||||
|
^К .Ц = А |
К'Т2, ~Ь Лк.п~\~ А. пов, |
(6.15) |
||
где |
Лк.Т Е — Лк.Ч+ Л р.т + Л |
з . т И |
Л |
ЛП .0 Т Р +л п.под» |
Л з .т — работа механизма тяги при возвращении ковша в забой. Используя уравнения (6.14) и (6.15), можно рассчитать аб солютные и удельные значения полезной и полной работы экс
каватора за цикл. Полная работа экскаватора
Лц= (Яц+Лк.ц)— • |
(6.16) |
Удельная полезная и полная работа экскаватора соответст |
|
венно |
|
И \ = Яц/0„ и WA4 = AJG„, |
(6.17) |
где г| — КПД экскаватора. Через КПД учитывается работа ме ханизмов экскаватора, затрачиваемая на изнашивание и дефор мацию деталей, перемешивание смазки. Согласно [13] в норма тивных расчетах КПД для механизмов шагающих экскаваторов можно принимать равным 0,8.
При черпании полезная работа экскаватора зависит от уси лия черпания и пути наполнения ковша (рис. 6.3). Путь напол-
В общей работе, выполняемой экскаватором за цикл, необ ходимо выделить ту часть работы, которая связана с процесса ми черпания и перемещения породы в отвал Яц. Полезная ра бота складывается из полезной работы, затрачиваемой на чер пание Я* и полезной работы, затрачиваемой на транспортирова ние (разгрузку) породы в отвал Лр. Полезная работа черпания реализуется механизмом тяги; полезная работа по транспорти рованию породы в отвал реализуется тремя механизмами драг лайна: механизмом тяги А,р.т, механизмом подъема Я,„2, механиз мом поворота Япов. В общем случае суммарная полезная работа, выполняемая экскаватором за цикл, будет
|
А.Ц= Я,Т1 + А.ПХ+ ЯпОВ, |
(6.14) |
||
где |
A .T S —А,ч+ Лр.т |
и |
Я.П1 —^<П.ОТр |
Лп.ПОД» |
Я-п.отр, Хп.пск — полезная работа |
по отрыву и подъему грунта, |
|||
выполняемая механизмом подъема экскаватора. |
||||
По аналогии с уравнением |
(6.14) можно вывести уравнения, |
|||
которые |
учитывают работу |
механизма |
тяги по перемещению |
ковша при черпании Лк.ч и удержании ковша при его разгрузке Лр.т, работу механизма подъема по отрыву (Лп.0тр) и подъему (Лп.под) самого ковша при его разгрузке, работу по перемеще
нию поворотной платформы и ковша при разгрузке |
(ЛПов): |
|
|
Лк.Ц= Лк.Т1"1"Лк.П'ЬЛпоВ> |
(6.15) |
где |
ЛK.TI—Лк.Ч +Лр.т +Лз.т И Л к .п — Л п.отр+л п.под* |
Лз.т — работа механизма тяги при возвращении ковша в забой. Используя уравнения (6.14) и (6.15), можно рассчитать аб солютные и удельные значения полезной и полной работы экс
каватора за цикл. Полная работа экскаватора
Лц= (Яц+ Лк.ц)'^’ • |
(6.16) |
Удельная полезная и полная работа экскаватора соответст |
|
венно |
|
W\,^ — Xu,/Gn и Г лц = Лц/Оп, |
(6*17) |
где т) — КПД экскаватора. Через КПД учитывается работа ме ханизмов экскаватора, затрачиваемая на изнашивание и дефор мацию деталей, перемешивание смазки. Согласно [13] в норма тивных расчетах КПД для механизмов шагающих экскаваторов можно принимать равным 0,8.
При черпании полезная работа экскаватора зависит от уси лия черпания и пути наполнения ковша (рис. 6.3). Путь напол-
Значения показателей а Пр, Яд, k\ |
и кг |
|
|
|
|
|
Показатель |
|
|
Порода |
|
|
|
легкая |
средняя |
тяжелая |
|
|
|
|
|||
Предельный |
угол откоса забоя |
а пР> |
47 |
40 |
32 |
градус |
объема призмы волоче |
0,4 |
0,3 |
|
|
Отношение |
0 ,2 |
||||
ния к объему ковша £0 |
|
|
|
|
|
Коэффициент пропорциональности: |
0,143 |
0,0925 |
0,046 |
||
k\ |
|
|
|||
k2 |
|
|
9,6 |
20 |
40,6 |
Из рис. 6.3 видно, что полное усилие операции черпания, свя
занное с наполнением ковша, составляет |
|
|||
|
|
Fп.ч = Ро\Ч- Gng (sin <Хпр+рч cos сспр)I |
(6.21) |
|
Г) |
= |
ЕК(1 -j- Яд) kp |
г> |
|
где Р01 |
— ь ,1 |
; Рп.ч — полное усилие операции черпа- |
||
|
|
Лпут‘к»р |
|
|
ния, связанное с наполнением ковша, кН; g — ускорение свобод ного падения, м/с2. В нормативных расчетах можно принимать g tt 10 м/с2; а Пр — предельный угол откоса забоя, градус; pi — ко эффициент трения ковша о породу; Я0— отношение объема приз
мы волочения к объему ковша (табл. |
6.3); kp — коэффициент |
удельного сопротивления копанию, кПа |
(см. табл. 6.2). |
По известным значениям Рп.ч и /„ определяем полезную рабо
ту операции черпания — составляющую уравнения |
(6.14) по |
формуле |
|
Х,= 0,001Рп.ч/н. |
(6.22) |
Суммарная работа операции черпания включает в себя по лезную работу Яч, работу по перемещению ковша при черпа нии (Лк.ч) и часть работы механизма тяги, связанную с его разрушением. Последнюю учитывают через КПД механизма тяги (т]т) по формуле
Лч1== (ЯчЧ-Лк.ч) ;г~ , |
(6.23) |
Т]т |
|
где Л к.ч = 0,001 Fк.ч^н и Fк.ч= Gxg (sin оспр~l- picos оспр); |
|
Fк.ч — усилие, необходимое для перемещения |
порожнего ковша |
при черпании, кН; GK— масса порожнего ковша, т; |
|
GK= ki(kz+ EK)EK^ 3, |
(6.24) |
k\ и k2— коэффициенты пропорциональности (см. табл. 6.3). Кроме операции черпания механизм тяги участвует в про
цессе подъема и разгрузки ковша с породой. При этом можно
выделить работу механизма тяги, затрачиваемую на подъем по роды определенной массы и перемещения ее в отвал (Хр.т). и ра боту данного механизма, связанную с подъемом порожнего ков ша и транспортировкой его от забоя к отвалу (Лр.т),
Яр.т™ 0,01Fп.т^р.т^р» |
(6.25) |
где Кп.т=0,5 ^G n+G na^u;
Fn.T— усилие, необходимое для удержания ковша с породой при повороте платформы экскаватора и учитывающее вес пере мещаемой породы, кН; Vp.r — скорость тягового каната при раз грузке ковша, м/с;
Орл«(1,1, |
1.2) Уч, |
(6.26) |
ич — средняя скорость операции черпания, м/с. Зависит от кате гории разрабатываемой породы: оч= (1-*-0,85) vT— I категория; 0,7 от— II категория; 0,55 vT— III категория; 0,45 vT— IV кате гория; От — номинальная скорость каната механизма тяги, м/с; tp— время разгрузки, с;
tp= (Лч+ Лр)/Опод> |
(6.27) |
Лч, ftp — соответственно глубина черпания |
и высота разгрузки |
ковша, м. При нормативных расчетах значения берутся из тех нической характеристики экскаватора (см. табл. 1.1 и 1.3) или
по паспорту |
забоя; оПОд — скорость подъема, м/с; ю3 — |
задан |
ная угловая |
скорость вращения платформы экскаватора, |
с-1; |
ю3=ял/30; |
(6.28) |
п — частота вращения платформы экскаватора, |
с-1 (см. табл. |
1.1 и 1.3); гв — радиус вращения груженого ковша относительно оси поворотной платформы, м;
гв = 7,55 |
(6-29) |
Для экскаватора ЭШ-100.100 |
3--- |
гв = 4,45 у т э, т3— масса экска |
ватора, т (см. табл. 1.1 и 1.3).
Суммарная работа операции тяги включает в себя полезную работу (6.25), работу по перемещению ковша и часть работы ме ханизма тяги, связанную с его разрушением. Последняя, как
было указано ранее, учитывается |
через КПД механизма тяги. |
|
По аналогии с выражением (6.23) имеем |
|
|
Лр.т1~.|[ХР.т+ (1+ |
£р.т)Лр.т] “ . |
(6.30) |
где Лр.т= 0,001 PK.TVp.Ttpи FK.T=0,5gGK+ GKa 23rB; f t P . T = (1 |
т]т.к)— |
коэффициент, учитывающий работу механизма тяги при возвра щении порожнего ковша и забой; т^т.к — к. п. д. механизма тяги при возвращении порожнего ковша в забой.
Используя формулы (6.22), (6.23), (6.25) и (6.30) определя ют полезную (Лтл) и полную (ЛТб) работу механизма тяги:
(6.31)
(6.32)
По полученным из формул (6.20), (6.31) и (6.32) значениям находят удельные значения полезной ( ^ т2) и полной (^Лте) работы механизма тяги за цикл
krs/Gn И Wат£ —Лтх/Gп |
(6.33) |
Зависимости, аналогичные зависимости (6.33), |
можно полу |
чить для операций черпания и разгрузки ковша. |
|
При расчете полезной и полной работы, выполняемой меха низмом подъема за цикл, необходимо выделить операции отры
ва и подъема. |
|
|
(МДж) |
Полезная работа при выполнении операции отрыва |
|||
^>ч.отр = Ю~3 (1,6— 1,7) g’Gn^oTp, где |
Z.0Tp—Оотр^отр, |
(6.34) |
|
£отр — путь отрыва ковша с грунтом, м; |
/отр — время |
отрыва |
|
ковша с грунтом, с; /0ТР=2-^3 с [13]. |
|
|
|
Полная работа |
при выполнении операции отрыва (МДж) |
||
где |
Лп.отр—10 ®(1,6... 1,7) gGtiLoTPt |
(6.35) |
где т)Пд — КПД механизма подъема.
Для операции подъема полезная (Лп.поД) и полная (Лп.подх) работа (МДж)
и |
А .П .П О Д —1 0 |
3Gng (Ач + Лр |
Д о т р ) |
(6.36) |
||
|
|
|
|
|||
ГДе Л п .п о д — 1 0 |
® G ic ^ f(^ 4 “f - ^ p |
Д о т р ) • |
|
|
|
|
При расчете полной работы механизма подъема за цикл не |
||||||
обходимо учитывать работу |
по спуску |
ковша в забой (МДж) |
||||
|
Лп.з —10 3Fn,3 (ЛчЧ- hp) — |
(6.37) |
||||
где F„.a=gGK. |
выражений |
(6.34) — (6.37) |
можно |
рассчитать |
по |
|
С учетом |
||||||
лезную (Хщ) и полную (Лпа) работу механизма |
подъема |
за |
||||
цикл (МДж) |
|
|
|
|
|
|
^ns—(Лп.отр"Ь ^п.под) ; |
(6.38) |
|
ЛП 2 “ (Лп.отрг+л п.подх + Лп.з). |
||
|
Полезная работа |
(А,„ов) механизма поворота |
выполняется |
при разгрузке ковша |
(МДж) |
|
|
А,пов = 2- 10 3©з2/ П.ПОВ» |
(6.39) |
где / п.пов—Gnf^pi |
перемещении |
породы, т-м2; гр— |
Jп.пов — момент инерции при |
||
максимальный радиус разгрузки, м. |
|
|
Для экскаваторов с £ к<100 м3 |
|
|
Гр = |
7,48 уЛп;, |
(6.40) |
то же, с £ к>100 м3 |
|
|
/■р = |
4,55 |
(6-41) |
Полная работа (Л Повх) механизма поворота учитывает по лезную работу (Я™*), работу по вращению поворотной плат формы при разгрузке ковша и возвращении порожнего ковша в забой (Лпов) и через КПД механизма поворота (т1пов) работу, связанную с его разрушением, т. е.
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
Г^ПОВХ111 (Хпов + Лпов) ~ > |
|
(6 .4 2 ) |
||||
|
|
|
|
|
|
Чпов |
|
|
где |
Л По в = |
10~3© 23 ( 4 ,2 / i + 0 ,1 /п .пов); |
h — суммарный |
момент |
||||
инерции поворотной |
платформы |
(/п), стрелы |
(/с) и |
ковша |
||||
( / к ) , |
т-м2; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/х = |
/п + |
/с + |
/к , |
|
(6 .4 3 ) |
|
|
где / п = |
(0,5/.д) 2+ (0.5Lm)2 |
|
|
|||
|
|
!ПП |
|
|
] + тпг„2, |
|
||
|
|
/с —ШсГс2 |
и |
I it—GKrp2; |
|
|
||
тп — масса |
поворотной платформы, |
т. Берется |
по данным за- |
вода-изготовителя или определяется по эмпирической зависимо сти т п=0,75 тэ [13]; 7.д, Ьш— соответственно длина и ширина поворотной платфор мы, м;
/,д=1,35у/Гйь; Ьш= (l,15-j-l,3) f n y
гп — расстояние между осью вращения экскаватора и осью,
проходящей через центр массы платформы, м; г„ = 0,5 £д—гпс 3 —■■-
Гп.с — радиус пяты стрелы, м; гп.с= (0,64-0,42)ут3. тс— масса стрелы, т; т с=0,065/лэ.
rc— расстояние от оси вращения поворотной платформы до середины стрелы, м;
гс = |
- f |
COS 7 ; |
2 |
2 |
Г |
/с—длина стрелы, м; у — угол наклона стрелы, градус. Полезную (Хц) и полную (Лц) работу экскаватора за цикл
рассчитывают с использованием полученных зависимостей. При расчете значений используют зависимости (6.31), (6.38) и (6.39); при расчете значений Лц — зависимости (6.32), (6.38) и (6.42). Отсюда получаем
Хц =Хтг + А»П1 |
+ ЯпОВ; |
(6.44) |
Лц=Л тЕ+ ^4п2 |
+ ^4пОВ2- |
(6.45) |
При расчете полной работы экскаватора за смену и более длительный календарный промежуток времени необходимо учи тывать работу механизма шагания. Удельные значения полез ной и полной работы механизма подъема при отрыве и подъеме ковша с грунтом, механизма поворота и в целом экскаватора за цикл рассчитывают по зависимостям, подобным зависимости (6.33).
Пример расчета главного параметра шагающего экскаватора ЭШ10.70А приведен для средних условий (полускальные средние породы III катего рии). Техническая характеристика экскаватора приведена в табл. 1.1 и 1.2.
Последовательность |
расчета |
соответствует |
последовательности |
формул |
|||||
(6.19) —(6.45). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М е х а н и з м т яг и . |
|
|
|
|
|
|
|
||
Операция черпания |
|
|
|
|
|
|
|
||
1. |
/к= 1 , 3 8 / ^ 1 , 3 8 /ТО = |
2,973 |
м. |
|
|
|
|
||
2. |
/н=6Пут/к=4-2,973= 11,89 м. |
|
|
|
|
|
|||
3. |
— |
10-3 0,995 0,999 |
22,94 т. |
|
|||||
^СК&П= |
|
. Q |
= |
|
|||||
По |
данным |
Н. А. Бабина |
для |
экскаватора |
ЭШ 10.70А |
А?ск 0,995 |
|||
и *„=0,999. |
|
10(1+0,3)230 |
|
|
|
|
|||
4. |
gK(l+Xo)flF |
193,4 |
кН. |
|
|||||
Кпут/„*р |
|
|
= |
|
|||||
|
4-2,973-1,3 |
|
|
|
|
||||
5. |
F„.„ = Р01 |
+ G„g(sinanp |
+ ц-icosanp) |
= |
193 + 22,94-10 (sin 40е + |
||||
+ 0,4 cos 40°) = 193,4 + 22,94-10(0,643 + |
0,4-0,766) |
= |
411,2 кН. |
|
6.X, = 0,001g„.,/„ = 0,001-411,2-11,89 = 4,89 МДж.
7. |
GK= |
ki(k2 + £ к)£к2/3 = |
0,0925(20 + |
10) |
Ю2' 3 = 0 ,0 9 2 5 -3 0 -4,642 =12,9 т. |
||||
8. |
FK.„ |
= |
GKg(sin a„p |
+ |
|Xi cos a„p) = |
12,9-10 (sin 40° + 0,4 cos 40°) = |
|||
= 12,9-10(0,643 + 0,4-0,766) |
= |
122,5 кН. |
|
1,46 МДж. |
|||||
9. |
Лк.ч = |
0,001F„.4/„ = |
0,001-122,5-11,89 = |
||||||
10. |
Л,г = |
(X, + |
Лк.,) |
~ |
= |
(4,89 + 1,46) |
= 7,94 МДж. |
||
|
|
|
|
Пт |
|
|
0,8 |
||
|
|
|
X, |
4,89 |
|
|
|
|
11- ^ =“ - ^ = ^ = ° ’213МДж/Т-