3. Определение основных параметров черпакового устройства

Черпаковое устройство многочепаковых снарядов работает в тяжелых условиях и испытывает значительные статические и динамические нагрузки. Поэтому все его узлы и детали подлежат расчету из условия обеспечения прочности и надежности в работе. Однако, чтобы выполнить расчеты отдельных деталей (например, оси барабанов, черпаковые скаты, черпаковые пальцы, которые воспринимают нагрузку), необходимо определить основные параметры черпакового устройства.

Исходными данными, принимаемыми для предварительных расчетов, являются: производительность земснаряда, глубина черпания, осадка судна и высота подъема, которая определяется габаритными размерами корпуса земснаряда и шаланды.

Вначале определяется вместимость черпака , л:

(23)

где – проектная производительность земснаряда по грунту, м³/ч;

– частота прохождения черпаков через грунтовый колодец, определяется скоростью движения черпаковой цепи, 1/мин;

– коэффициент использования вместимости черпака, учитывающий разрыхленность грунта.

Скорость движения черпаковой цепи зависит от рода грунта, условий работы и постоянно меняется. Ее приходится снижать при разработке плотных, а также липких и засоренных грунтов. Расчетное значение устанавливаются исходя из наиболее характерных условий работы снаряда. У отечественных снарядов за расчетное значение принимается 1/мин.

Препятствием к дальнейшему увеличению скорости является чрезмерно высокая вибрация, повышенный уровень шума, просор грунта из-за неполного освобождения черпаков, усиленной износ деталей.

Коэффициент использования вместимость черпака также зависит от условий работы (глубины опускания рамы, рода грунта) и принимается при проектировании .

После того, как вместимость черпака определена, рассчитываются конструктивные элементы черпаков: – расстояние между центрами отверстий под черпаковые пальцы; – вылет черпака (расстояние от линии центров отверстий под черпаковые пальцы до режущей кромки), (рис. 4); – наибольшая ширина каретки черпака по наружным кромкам упорных планок.

Рисунок 4 – Схема черпака

,

(24)

где – коэффициент, равный 0,093…0,098;

– вместимость черпака, л;

(25)

Далее определяют необходимую длину граней верхнего и нижнего барабанов.

(26)

где – высота соединительного звена, м:

(27)

– число граней барабана.

Для верхнего барабана в расчете принимается для земснарядов производительностью до 300 м³/ч =4, для земснарядов большей производительности =5, для нижнего – на одну грань больше.

После определения конструктивных размеров черпаков рассчитывается общая длина черпаковой цепи , м

(28)

где – длина рабочей ветви цепи, м;

– длина холостой ветви цепи, м

– общая длина участков цепи, огибающих черпаковые барабаны, м.

Длина рабочей ветви цепи, :

(29)

где – высота подъема или расстояние от днища корпуса снаряда до центра тяжести объема грунта, находящегося в черпаке над уровнем оси верхнего барабана., м. Эта величина рассчитывается, однако в данной работе она задается в задании;

– осадка снаряда, которая зависит от условий работы снаряда (дана в задании);

– радиус черпания, м.

(30)

где – длина грани нижнего барабана, м;

– высота звена, м;

– вылет черпака, м.

– коэффициент (отношение грани барабана к апофеме – радиусу описанной окружности ):

– для шестигранного барабана =1,55;

– для пятигранного барабана =1,45.

Длина провисающей холостой ветви цепи на одно звено больше рабочей ветви

(31)

Общее (суммарное) число расположенных на барабане звеньев должно быть нечетным. Если на верхнем барабане , то на нижнем .

(32)

Общая длина черпаковой цепи

(33)

Рисунок 5 – Схема к расчету черпакового устройства

Общее число черпаков в цепи

(34)

где – шаг черпаковой цепи (черпак + соединительное звено)

(35)

Отсюда

(36)

Исходные данные для расчета приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Характеристика многочерпакового снаряда

Параметры	Варианты заданий
	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Производительность земснаряда, , м3/ч	500	150	250	275	350	400	450	500	550
Глубина черпания, , м	11,0	6,5	7,0	7,5	8,0	8,5	9,0	9,5	10,0
Высота подъема, , м	15,0	10,0	11,0	12,0	13,0	14,0	14,0	15,0	15,0
Осадка судна, , м	2,1	0,7	0,9	1,1	1,2	1,4	1,6	2,0	2,2
Угол наклона черпаковой рамы, , 0	45	30	35	40	45	45	45	45	45

Продолжение таблицы 5.

Параметры	Варианты заданий
	9	10	11	12	13	14	15	16
Производительность земснаряда, , м3/ч	150	250	275	350	400	450	500	550
Глубина черпания, , м	7,0	7,5	8,0	8,5	9,0	9,5	10,0	10,5
Высота подъема, , м	11,0	12,0	13,0	14,0	15,0	15,0	16,0	16,0
Осадка судна, , м	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,1	2,3
Угол наклона черпаковой рамы, , 0	30	35	40	45	45	45	45	45