Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет режимов работы и конструктивных параметров оборудования землесосов и многочерпаковых земснарядов. Методические рекомендации
.pdf
4. Графические материалы должны включать в себя:
ЧН
ГРР
Ч
nК
QК
V60
- схему черпакового устройства,
- кривые провисания цепи при оптимальной и максимальной глубине
черпания,
- эскизы черпака,
- эскиз шарнирного сочленения цепи.
3. УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ №2
3.1 Определение объема и основных размеров черпака:
Объем черпака определяется по формуле:
, м³ (3.1.)
где Кр — коэффициент разрыхления грунта, значение которого
ориентировочно можно принять в диапазоне 1,11,15;
Кн — средний расчетный коэффициент заполнения черпаков,
принимаемый в диапазоне 0,80–0,85.
Основные характерные размеры черпака связаны с шагом цепи соотно-
шениями, приведенными на рис.3.
Для определения шага черпаковой цепи используется эмпирическая
зависимость:
t = (0,95-1,0) ( 3√Vч ),м (3.2.)
Полученное значение следует округлить до ближайшего числа типового
ряда шагов черпаковой цепи: 0,56; 0, 63; 0,71; 0,80; 0, 90; 1,0 ,м.
21
Радиус поворота козырька вокруг оси НЧБ ориентировочно равен:
2
5,0
3HCК
ctgthhR
H
H
Z
2
где угол
, м (3.3)
, рад. (3.4)
3.2. Определение геометрии провисающего участка цепи и усилий растяжения
цепи на этом участке.
Схема черпакового устройства с элементами геометрии участков цепи
представлена на рис. 4.
22
Условные обозначения:
- 0н — ось вращения нижнего черпакового барабана,
- 0в — ось вращения верхнего черпакового барабана,
- 0р — ось шарнира верхней опоры черпаковой рамы,
- δ — величина перемещения верхней опоры черпаковой рамы,
- L0 — расстояние между осями черпаковых барабанов,
- а —«параметр» цепной линии.
Полную длину черпаковой цепи можно определить по формуле:
23
ЦНВЦ
SLLLL
0
0
0
0
Sin
RНH
L
КЧОВ
2,015,0
2
оВЭВ
rL
15,01,0
оНЭН
rL
2
tz
rЭ
, м (3.5.)
Где: L0 — при оптимальной глубине черпания Нчо равно:
, м (3.6.)
где αо — угол наклона рамы при оптимальной глубине черпания,
принимаемой в диапазоне 3540° или 0,6-0,7 рад.
Lв и Lн — осреднённые длины участков цепи на ВЧБ и НЧБ;
Для определения Lв и Lн в первом приближении можно принять
следующие ориентировочные зависимости этих величин от эквивалентных
радиусов верхнего rвэ и нижнего rнэ черпаковых барабанов:
, м (3.7)
где: [ π/2+α0+ (0,15-0,2)π] ,рад. — угол охвата цепью ВЧБ,
(0,15-0,2)π = αв, рад. — угол, определяющий положение точки 2
относительно горизонтальной оси ВЧБ.
, м (3.8.)
где: [ π-α0- (0,1-0,15)π] ,рад — угол охвата цепью НЧБ,
(0,1-0,15) π =α н, рад. — угол определяющий положение точки 1
относительно вертикальной оси НЧБ.
Эквивалентные радиусы черпаковых барабанов равны:
, м (3.9)
где z — число граней соответствующего барабана.
24
Принятые в формулах (3.7, 3.8) углы αв и αн позволяют определить
15.01.0cos2.015.0sin
НЭBЭKroOB
rrRHHh
15.01.0sin2.015.0cossincos
НЭВЭOВЭНЭOO
rrrrLl
22
12,106,1 lhS
Ц
t
L
m
Ц
r
2
a
x
a
x
ee
a
a
x
aChy
2
положение точек 1 и 2 (рис. 4), между которыми расположен свободный
участок цепи.
Взаимное расположение этих точек (величины h и l) определяется по
следующим зависимостям:
, м (3.10)
, м (3.11)
- Sц — длина свободно провисающего участка цепи между точками 1 и 2.
Длину этого участка цепи принимают в диапазоне:
, м (3.12)
Полученная полная длина цепи (ф.3.5.) позволяет найти число черпаков в цепи:
(3.13)
Это число должно было целым, для чего следует откорректировать длину
Sц в ближайших пределах указанного диапазона.
Кривая провисания цепи между точками 1 и 2 представляет собой цепную
линию. Уравнение цепной линии в координатах Х-У:
, м (3.14.)
В этом случае ось Х расположена на расстоянии «а» ниже точки
фактического или мнимого минимума кривой. Ось У проходит через минимум
кривой, на расстоянии Х1 от точки 1.
25
Параметр «а» цепной линии в первом приближении можно определить по
913.0167.0
151,0
2
22
l
hS
l
а
Ц
2
1
1
ln
22
1
l
S
h
S
h
al
s
h
thaAx
Ц
Ц
r
yqT
имперической формуле
,м (3.15.)
Величина Х1 равна:
, м (3.16.)
Для определения положения оси Х относительно точки 1 следует
вычислить координату У1 в точке 1 по уравнению цепной линии (3.14.)
Координата У2 , вычисляется также но формуле (3.14.) для точки 2 при
значении Х2= X1+ L. Правильность расчетов определяется проверкой равенства:
У2 ≈У1+h , м (3.17).
Если это равенство не соблюдено, следует уточнить параметр « a» и
положение осей X и Y до близкого совпадения значений У2, и суммы У1+h.
После окончательного определения параметра «a» и положения осей
следует вычертить всю кривую провисания цепи между точками I и 2. Для
этого необходимо определить положение нескольких точек этой кривой, задавшись несколькими произвольными значениями Xi, и вычислив по формуле
(3.14.) соответствующие Yi. Результаты вычислений должны быть представлены в табличной форме.
Исходя из свойств цепной линии растягивающее усилие Т в любой точке
провисающего участка цепи равно
, Н (3.18)
где q ,Н/м — средняя удельная весовая нагрузка, приходящаяся на
единицу длины цепи.
26
Для расчетов можно принять:
t
gM
q
r
2
2.1
rr
VCM
OMnHBoцц
rLLLLS
'''
1,02
О
trn3
Н/м (3.19.)
где Mч - масса черпака, кг.
Массу черпака можно ориентировочно определить по соотношению:
, кг (3.20.)
У черпаков, предназначенных для разработки легких грунтов, Сл= 1200I500
кг/м3; средних: Сс = 16002000 кг/м3; тяжелых: Ст = 25004000 кг/м3.
Для конструктивных расчетов требуется вычислить максимальное усилие в
точке 2 провисающего участка цепи — Т2, кН.
При изменении глубины разработки грунта Нч изменяются угол наклона
рамы, координаты h и l, а также длина Sц. Вследствие этого изменяются и
усилия в черпаковой цепи. С увеличением Нч усилия возрастают и могут
превысить допустимые по условиям прочности.
Необходимо проверить возможность безопасной работы с максимальной
глубиной Н
, соответствующей углу наклона черпаковой рамы αм = 55°
ч.мах.
или 0,9 рад. Для этих условий длину провисающего участка можно определить,
исходя из принятой уточненной полной длины цепи Lц :
, м (3.21.)
В этой формуле Lо равно значению, вычисленному по формуле (3.6.)
при αо. При вычислении LВ соответствующий угоԻ охвата, входящий в
формулу (3.7), можно принять равным (
). При вычислении Lн
соответствующий угол в первом приближении равен ( π-αм).
Радиус rn относительно оси подвеса черпаковой рамы, точка Ор (рис.
4.), рекомендуется принять равным
.
27
Дальнейшие расчеты производятся аналогично выполненным для α0. При
MнэnMooвэnoOHOB
rrbLrrbh
cossincossin'
MнэnMooвэnoOHOB
rrbLrrbl
sincossincos'
1.0sin''
вэнэOHOB
rrhh
1.0cos''
вэOHOB
rll
этом должно учитываться изменение не только S'ц, но также и взаимного
расположения точек I и 2. В случае наклона рамы на угол αм проекции
расстояния между осями барабанов равны:
, м (3.22)
, м (3.23)
где: b— расстояние оси подвеса относительно оси ВЧБ (см. рис.4.)
b=8t, м
Взаимное расположение точек I и 2 (величины h' и l'), между которыми
свободно провисает участок цепи длиной S’ц, определяется по следующим
зависимостям:
, м ( 3.24.)
, м (3.25.)
После определения параметров провисающего участка цепи в максимально
опущенном состоянии необходимо проверить степень натяжения этого участка.
Для этого по формулам 3.15 и 3.16 находятся параметр новой цепной линии и
координата точки 1. Признаком опасного натяжения провисающей цепи
следует считать отсутствие так называемого шлейфа — участка цепи,
расположенного ниже уровня точки I. При этом координата X1 найденная по
формуле (3.16.)имеет положительную величину, ось Y расположена левее
точки I.
В этом случае рекомендуется ослабить натяжение цепи, переместив ось
подвеса рамы вверх по направляющей черпаковой башни на величину
(0,5+1,0) t . У современных многочерпаковых земснарядов перемещение δ
оси подвеса рамы осуществляется с помощью предназначенного для этого
натяжного устройства в диапазоне δ ≈ 2t. , м.
28
3.3 Определение потребной мощности черпакового привода
KOBOHOBrм
RHhH '
ry
ry
np
ТРnp
NN
NNNN
3
2
r
о
гр
rpp
VCN
мс
кН
мс
кН
мс
кН
33
1000,2000
м
кг
м
кг
огр
6
10
6.3
грnогрrм
гр
n
HH
gQ
N
Мощность привода черпакового устройства определяют для условий
работы с максимальным опусканием черпаковой рамы — Hчм, равным:
, м (3.26)
Полная мощность привода должна обеспечивать выполнение черпаковым
устройством работы по резанию и зачерпыванию грунта, по подъему его от
уровня дна до ВЧБ, а также по преодолению сопротивлений трения.
Преодоление сопротивлений трения можно учесть коэффициентом полезного
действия
. Этот коэффициент находится в пределах от 0,65 у малых
земснарядов до 0,75 — у крупных. Таким образом, полную мощность можно
выразить следующей формулой:
,кВт (3.27)
Мощность резания и зачерпывания может быть определена следующей
эмпирической зависимостью:
,кВт (3.28)
Где: Сгр —эмпирический коэффициент равный для легких грунтов 40
средних — 60
и для тяжелых — 80
;
— плотность грунта и воды.
Составляющая мощности, обеспечивающая подъем грунта, равна:
, кВт (3.29)
, для
29
Наибольшую высоту подъема грунта над водой Нn можно принять
tHH
OBn
7.0
дв
N
дв
вр
N
М
ммакс
RТР
2
равной:
, м (3.30)
После определения потребной мощности по каталогу подбирается
соответствующий двигатель c учетом запаса на неравномерности рабочего
процесса (около 15%).
Исходя из фактической мощности принятого двигателя
, следует
определить вращающий момент Мвр на валу ВЧБ:
, кНм (3.31)
где ω — угловая скорость ВЧБ, равная
ω=(2πn/60) = πn
/15 Zв , 1/с (3.32)
ч
Усилие, создаваемое приводом с постоянным вращающим моментом,
изменяется при вращении вала в связи с изменением ведущего радиуса rв ВЧБ.
Максимальное усилие привода Rм равно:
Rм =Мвр/ rв.мин. ,кН. (3.33)
где rв.мин. — минимальный ведущий радиус ВЧБ:
rв.мин.= ( t/2 )ctg (π / zв), м (3.34)
Максимальное расчетное суммарное растягивающее усилие Рмакс. в цепи:
По этому усилию можно производить расчет на прочность элементов цепи,
вала и подшипников ВЧБ.
,кН (3.35)
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]