71. Баланс мощности цепного траншейного экскаватора.

Исходным пунктом общего расчета служит задание на проектирование, которым устанавливаются требуемая производительность машины, технологические условия, при которых она должна быть достигнута (размеры траншеи, грунт), и специальные условия (тип привода, ходовое оборудование, тип механизмов управления, допустимое давление на грунт и др.).

Производительность цепного траншейного экскаватора определяют по формуле:

; (6.1)

где, q_к- вместимость ковша; n – число ссыпок; к_н и к_р – соответственно коэффициенты наполнения ковша и разрыхления грунта.

Число ссыпок:

; (6.2)

где V_к – скорость ковшовой цепи; L_к- шаг ковшей.

Тогда ; (6.3)

С другой стороны, производительность траншейного экскаватора в зависимости от ширины открываемой траншеи В, ее глубины Н и скорости рабочего перемещения V_э можно определить по формуле:

; (6.4)

Сопоставив это выражение с выше приведенным, получим уравнение:

; (6.5)

откуда найдем необходимую скорость движения экскаватора:

; (6.6)

Вместимость ковша определяют используя методы теории подобия с ориентацией на машины–аналоги.

Ширина ковша ограничивается шириной траншеи. Высота ковша, свободно разгружающегося через заднюю кромку на внешние отвальные устройства, зависит от диаметра приводных блоков и натяжных барабанов, а также угла наклона ковшовой рамы. Длина ковша – от радиуса кривизны днища ковша, высоты звена цепи, радиуса вписанной окружности многоугольника приводного блока.

Шаг ковшей при обычной гравитационной разгрузке через заднюю кромку ограничен условиями разгрузки: грунт из переднего ковша не должен высыпаться в ковш, следующий за ним. Это достигается, если время свободного падения грунта с передней части ковша до пересечения с траекторией движения передней кромкой последующего ковша не превышает времени подхода следующего ковша к этой точке.

Рекомендации по расчету приведенных параметров изложены в [Л. 20.].

Мощность двигателя траншейного экскаватора расходуется на приводы ковшовой цепи, транспортеров, механизма передвижения и вспомогательных систем.

Точное определение каждой из этих мощностей в отдельности достаточно сложно, поэтому вначале находят мощность для преодоления сопротивлений копанию грунта N_коп. после чего мощность для преодоления всей нагрузки N_раб определяют по формуле:

; (6.7)

где К_коп - коэффициент, который условно называют коэффициентом полезного действия рабочего органа, устанавливают опытным путем; для экскаваторов со свободной цепью К_коп=0,55-0,65;

Мощность N_коп определяется по формуле:

; (6.8)

где к – удельная энергоемкость копания, Н·м/м³; η_ц – КПД привода ковшовой цепи.

Мощность, необходимая для привода передвижения экскаватора:

; (6.9)

где m_э – масса экскаватора; f - коэффициент сопротивления передвижению; i – уклон местности; Р_к – сопротивление копанию; β – угол наклона траектории движения ковшей к горизонту; η_пер- КПД механизма передвижения.

Мощность привода конвейера определяют по выражению:

;(6.10)

где к_б=1,2-1,4 – коэффициент, учитывающий затраты мощности на перегибы ленты, вращение концевых барабанов и др.; η – КПД привода транспортера; g – ускорение силы тяжести; ρ –плотность грунта; h- высота подъема грунта; l – длина пути перемещения грунта по горизонтали; V – скорость движения ленты транспортера; к_n=0,03÷0,06 – приведенный коэффициент сопротивления перемещению ленты на роликах; g_л, и g_р – удельные погонные силы тяжести ленты и роликов (на единицу длины).

Мощность двигателя экскаватора должна быть достаточна для одновременного действия рабочего органа, отвального конвейера и ходового оборудования, а также для транспортного передвижения с требуемой скоростью. Для подъема или опускания ковшовой цепи мощность, отвечающая этим условиям, оказывается обычно достаточной.

Мощность двигателя в рабочем режиме:

; (6.11)

где η_Ι, η_ΙΙ, η_ΙΙΙ – КПД соответствующих передаточных механизмов.

Проектирование передаточных механизмов и статистический расчет выполняются по тем же правилам, что и для одноковшовых экскаваторов.