Веса, координаты центров тяжести и статические моменты основных сборочных единиц экскаватора

Копание поворотом рукояти

Путь копания lкоп определим по формуле

В соответствии с расчетной схемой рис. 3 угол поворота рукояти β_р = 120°, l_к^B = 29 м. Отсюда

Для грунтов II категории при qк = 0,5 м³, kн = 1,1, kр = 1,3 будем иметь

Для грунтов III категории

Необходимое касательное усилие на режущей кромке ковша для грунтов II категории будет равно

для грунтов III категории

Гидравлическими одноковшовыми экскаваторами, оборудованными обратной лопатой, грунт копают двумя способами: поворотом рукояти (при неподвижной стреле) или поворотом ковша (при неподвижных стреле и рукояти).

Определим возможные усилия на режущей кромке ковша при копании поворотом рукояти. При расчете принимаем, что гидроцилиндр рукояти развивает постоянное рабочее усилие в зависимости от номинального рабочего давления:

Из суммы моментов относительно точки В на рис. П.4 найдем касательное усилие на режущей кромке ковша по усилию цилиндра рукояти:

Плечи сил определяем графически по рис. 3.

Результаты расчета приведены в табл. 4, а график зависимости Р_к =ƒ(l_коп) – на рис. 5.

Касательное усилие, возникающее на режущей кромке ковша, ограничивается реактивными давлениями Р_р в цилиндрах стрелы и ковша, а также условиями устойчивости.

Радиус копания равен l_к^B = 2,9 м.

Далее определим реактивное давление, возникающее в цилиндре ковша при копании поворотом рукояти, исходя из суммы моментов относительно точки С (рис. 3).

Из суммы моментов относительно точки D имеем

Таблица 4

Результаты расчета усилий на режущей кромке ковша при копании поворотом рукояти

Отсюда, зная , получим

Учитывая, что при копании ковш находится в положении 3к (рис. 4), определим наибольшее реактивное давление, возникающее в цилиндре ковша для расчетного положения 3р:

Таким образом, в рассматриваемом примере касательное усилие на режущей кромке ковша при копании поворотом рукояти не ограничивается реактивным давлением в цилиндре ковша. Возможное касательное усилие на режущей кромке ковша в некоторых случаях ограничивается реактивным давлением в гидроцилиндрах стрелы. (Число цилиндров привода обычно равно двум.)

Расчет ведем при условии Рн = 0, что приводит к некоторому запасную из суммы моментов относительно точки А (см. рис. 3) имеем

Отсюда

Расчеты производим для всех положений, показанных на рис. 3. Эти расчеты показывают, что в рассматриваемом примере реактивные давления в гидроцилиндрах стрелы не ограничивают касательные усилия на режущей кромке ковша при копании поворотом рукояти.

Опрокидывающий момент при Рн = 0 определяют по формуле

Рис. 3. Схема к определению касательных усилий на режущей кромке ковша экскаватора при копании поворотом рукояти:

1 – ось вращения поворотной части машины

Возможное касательное усилие на режущей кромке ковша определяют по формуле

Расчеты проводят для положений 5р – 7р, так как в остальных положениях устойчивость обеспечивается.

Расчеты показывают, что в данном случае касательные усилия на режущей кромке ковша при копании поворотом рукояти не ограничивается устойчивостью экскаватора.

В тех же случаях, когда Р_к ограничивается реактивными давлениями в цилиндрах ковша, стрелы или условиями устойчивости, на графике (рис. 5) вносят необходимые коррективы. Заштрихованная площадь на рис. 5, ограниченная координатными осями и кривой 2 изменения усилия Р_к на режущей кромке ковша, выражает работу А, которую экскаватор может реализовать в процессе копания.

Работу можно определить по формуле

Зная, что путь копания между расчетными точками траектории составляет 1,016 м, вычислим работу А приближенно как сумму работ:

Удельную энергоемкость копания при использовании ковша вместимостью q_к=0,4м³ найдем по формуле:

Следовательно, машина может разрабатывать грунты до III категории включительно. С ковшом емкостью q_к = 0,5 м³ машина обеспечивает удельную энергоемкость копания k = 358, 7 кНм/м³ и может разрабатывать грунты I – II категорий.

Рис. 4. Схема к определению касательных усилий

на режущей кромке ковша при копании поворотом ковша

Копание поворотом ковша

Аналогично определяют возможные величины касательных усилий на режущей кромке при работе поворотом ковша. Схема действующих сил показана на рис. 4. Исходя из определенных выше действующих нагрузок, выполняют расчеты элементов рабочего оборудования (ковша, рукояти и стрелы) на прочность.