4.3 Розрахунок канатів

Зусилля в підйомному канаті при відриві вантаженого ківша від вибою визначаємо за формулою:

 кН.

Піднімальні канати розраховуємо за стопорним зусиллям.

При двоканатному підйомі зусилля в одному канаті визначаємо за формулою

 кН.

Розривне зусилля каната

 кН,

де – коефіцієнт запасу міцності канату, для канатів механізму підйому , 2.

З умови вибираємо канат 1 і зводимо його характеристику до таблиці 3.

Таблиця 3 – Характеристика канатів

Тип і марка канату	Діаметр канату, мм	Розривне зусилля, кН	Коефіцієнт запасу міцності	Співвідношення
57-Г-В-Л-О-Н-170 ГОСТ 7669-69	57	1927,67	4	32

4.4 Розрахунок барабана

Визначаємо діаметр барабана:

 мм.

З рекомендованого ряду беремо  мм.

Розрахунок канатоємності та довжини каната виконуємо з урахуванням довжини стріли і параметрів вибою. Так як в робочому устаткуванні драглайна в механізмах підйому ковша не застосовують поліспасти, то максимальну довжину каната, намотуваного на барабан підйомної лебідки, визначаємо за формулою

 мм,

де – коефіцієнт, який враховує збільшення довжини каната при закиданні ковша на кут ;

– довжина стріли, за вихідними даними  м;

– кут установки стріли, за рекомендованими значеннями , 4;

– кут нахилу поверхні копання, за рекомендованими значеннями , , 4.

Кількість робочих витків на барабані:

.

Кількість запасних витків 4.

Довжина нарізаної частини барабана:

 мм,

де – крок нарізки барабана,

 мм.

Крок нарізки барабана призначаємо  мм.

Рисунок 13 – Розрахункова схема барабана

Товщина стінки барабана:

 м,

де – стопорний момент двигуна, визначаємо за формулою 3

 кН;

– коефіцієнт динамічності, з рекомендованих значень 4 беремо ;

– допустимі напруження стискання матеріалу, для сталі 35 ГОСТ 1050 – 88  МПа, 6.

Беремо товщину стінки барабана  мм.

5 Перевірні розрахунки механізму піднімання драглайна

5.1 Розрахунок стінки барабана на зминання

Визначаємо відношення довжини нарізної частини барабана до його діаметра

.

Так як умова стійкості не виконується, виконуємо розрахунок стінки барабана на стискання.

Рисунок 14 – Розрахункова схема барабана

Під дією тиску (рис. 14) в оболонці барабана виникають зовнішні та внутрішні напруження. Величину цих напружень можна записати за допомогою формул Ляме:

;

,

де , – зовнішній і внутрішній тиск на оболонку барабана;

, – зовнішній та внутрішній діаметри барабана.

Беремо ; . Виходячи з цього, визначимо найбільші напруження та з урахуванням , так як .

.

Визначимо величину тиску . Для цього із обичайки барабана, яку охоплює канат, відокремимо одне кільце канату з кроком . Припустимо . Розглянемо умову рівноваги півкільця канату на виділеному кільці барабана (рис. 4.5).

Рисунок 15 – Розрахункова схема барабана

Виділимо на відстані кута від осі елементарний кут і розглянемо площадку обичайки з центральним кутом (рис. 16).

Рисунок 16 – Елементарна площадка обичайки барабана

Визначимо рівнодіючу силу на елементарній площадці :

;

;

.

Спроеціюємо всі рівнодіючі на вісь і проінтегруємо їх. Рівняння рівноваги півкільця канату має вигляд:

;

;

.

Для визначення найбільших напружень підставляємо до відповідної формули, знак « – » в якій означає деформацію стискання.

.

Беремо ; . Тоді формули для визначення напружень стискання має вигляд:

 МПа.

Згідно з , – умова виконується.

5.2 Розрахунок осі барабана

На підставі креслення установки лівого барабана складаємо розрахункову схему навантаження осі барабана, де  кН (рис. 17).

Визначаємо реакції в опорах:

 Н.

 Н.

Рисунок 17 – Розрахункова схема навантаження осі барабана

Визначаємо згинальні моменти в розрахункових перерізах:

 Н·м.

 Н·м.

За відомим згинальним моментом визначаємо діаметр осі за приблизною формулою 10

 м,

де – усереднене значення допустимих напружень, для легованих сталей беремо  МПа 10.

Беремо діаметр осі  мм.

Визначаємо напруження згинання:

 МПа,

де – момент опору перерізу,

 м³;

За визначеними напруженнями згинання з умови вибираємо матеріал для осі – сталь 40Х ГОСТ 4543 – 71 із , 6.

Визначаємо фактичний запас міцності осі в небезпечному перерізі:

,

де – запаси міцності за нормальними і дотичними напруженнями,

;

,

де – межі витривалості стандартних зразків при симетричному згинанні та крученні, [6];

– ефективні коефіцієнти концентрації напружень при згинанні й крученні;

;

,

де – ефективні коефіцієнти концентрації напружень для осей з галтельним переходом, [10];

– коефіцієнт якості поверхні, беремо 10;

– масштабний фактор, який обирається в залежності від діаметра перерізу осі 10;

– амплітуди номінальних напружень циклу при згинанні й крученні,

 МПа;

 МПа;

– коефіцієнти чутливості матеріалу до асиметрії циклу напружень при згинанні та крученні;

– середні значення номінальних напружень; так як напруження в осі змінюються за симетричним циклом, то .

– допустиме значення коефіцієнта запасу міцності, 10.

1,02  1,5 – умова не виконується, тому виберемо інший матеріал для осі – сталь 30ХГСА ГОСТ 4543 – 71 із . Тоді

;

.

– умова виконується.

5.3 Розрахунок продуктивності екскаватора

До основних факторів, які впливають на продуктивність екскаватора, належать труднощі розробки гірської маси, що оцінюється категорією породи та її станом; параметри вибою, що впливають на ступінь наповнення ківша; технічні дані, стан і конструктивно-виробнича надійність екскаватора; кваліфікація машиніста; організація робіт, що залежить від достатньої кількості транспортних засобів, стану доріг і т. д.

Паспортна (теоретична) годинна продуктивність:

 м³/г,

де – конструктивно-розрахункова кількість циклів за хвилину,

,

де – тривалість циклу, за вихідними даними  с.

Годинна технічна продуктивність:

 м³/г,

де – коефіцієнт, який враховує вплив категорії породи на тривалість циклу, беремо з рекомендованих значень 5;

– коефіцієнт, який враховує вплив параметрів вибою на тривалість циклу,

,

де – коефіцієнт наповнення ківша,

.

Експлуатаційна змінна продуктивність:

 м³/зміна,

де – тривалість зміни, приймаємо  г;

– коефіцієнт використання екскаватора за часом,

,

де – час простою екскаватора за зміну, беремо  г;

– технічна продуктивність екскаватора з урахуванням параметрів вибою,

 м³/г.

Добова експлуатаційна продуктивність:

 м³/доб.

Річна продуктивність екскаватора:

 м³/р,

де – кількість робочих днів на рік,

 день,

де – кількість днів на рік,  днів;

– кількість святкових днів на рік,  днів;

– кількість змушених днів-простоїв на рік,  днів;

– кількість днів, необхідних для ремонтів машини,  днів;

– кількість вихідних днів на рік,  дня.