5 Розрахунок навантажень і потужності тягового і піднімального механізмів драглайна

5.1 Визначення навантажень на піднімальний і тяговий канати

Для визначення навантажень на тягових і піднімальних канатах драглайна можливі кілька розрахункових випадків, найбільш розповсюдженими з яких є:

- для канатів тягового механізму (рис. 5)

,

де – опір породи копанню, Н;

– вага ковша з породою, Н;

– граничний кут укосу, град;

– коефіцієнт тертя ковша об породу.

а б

Рисунок 5 - Схеми навантаження тягового ( ) і піднімального ( ) канатів драглайна при копанні (а) і повороті ковша на розвантаження ґрунтів (б)

Опір породи копанню

,

де – місткість ковша драглайна, м³;

– відношення обсягу призми волочіння до місткості ковша;

– коефіцієнт опору копанню драглайна;

– відношення шляху наповнення ковша до довжини ковша;

– довжина ковша драглайна, м;

– коефіцієнт розпушення ґрунту.

Для канатів піднімального механізму найбільш несприятливий випадок може виникнути в момент підйому ковша з ґрунтом, коли зуби ковша заглиблені у міцний ґрунт і в призму волочіння. При цьому максимальне зусилля

,

де – коефіцієнт, що враховує додатковий опір підйому ковша внаслідок його заглиблення в ґрунт і підйом ковша з підхопленням,

.

Другий розрахунковий випадок відповідає ситуації, коли ківш із ґрунтом піднятий у повітрі й утримується в положенні, при якому ґрунт із ковша не висипається за допомогою піднімальних і тягових канатів (рис. 5).

У цьому випадку зусилля в піднімальних канатах буде визначатися зусиллям у тягових канатах, тобто буде залежним від величин кутів і . При великих значеннях цих кутів ківш може ввійти до зони розтягування канатів, і зусилля в канатах можуть зрости до розривних. Тому цю зону називають також заборонною для ковша зоною. З цих умов кут беруть не більше 25...З5°, а кут – не більше 10...15°.

Рисунок 6 - Схема розрахункового випадку при піднятому ківші

Прийнявши зусилля в тягових канатах , зусилля в піднімальних канатах можна визначити з трикутника сил (рис. 6):

,

звідси

,

або

.

При розрахунку механізмів підйому і тяги ковша спочатку розраховують механізм тяги ковша й одержують розрахункові знання .

Приблизно приймають

,

де – максимальне робоче зусилля в тягових канатах, Н.

5.2 Розрахунок середньозваженої потужності двигунів тягового та піднімального механізмів драглайна

Потужність двигуна тягового механізму при копанні

,

де – номінальна швидкість переміщення тягового каната, м/с;

– ККД тягового механізму.

При повороті платформи з навантаженим ковшем відбувається ослаблення каната, тому робота тягового механізму відбувається при швидкості

.

Потужність двигуна тягового механізму в цей період

,

де – зусилля в тяговому канаті при повороті ковша на розвантаження, Н.

,

де – частота обертання платформи, с^-1;

– максимальний радіус розвантаження, м;

– маса ковша з породою, Н.

Потужність двигуна піднімального механізму в момент відриву ковша від вибою

,

де – швидкість піднімального каната, м/с;

– ККД механізму підйому ковша.

Потужність двигуна механізму підйому при повороті ковша на розвантаження і завантаження

;

.

Цикл роботи екскаваторів з устаткуванням драглайна можна розбити на наступні періоди:

- час копання ;

- час повороту платформи на розвантаження і у вибій приблизно дорівнює

.

Час відриву ковша від вибою  с;

Навантажувальні та швидкісні діаграми потужності двигунів тягового і піднімального механізму подані на рисунку 7.

Рисунок 7 - Навантажувальні (-) і швидкісні (--) діаграми головних механізмів драглайна

Середньозважені потужності двигунів механізмів тяги і підйому ковша:

;

.

За отриманими значеннями вибираються електродвигуни за найближчими більшими значеннями потужності (додаток А).

Передатне число механічних передач приводу

,

де , – частота обертання вала двигуна і барабана, хв^-1.

,

де – діаметр барабана, береться попередньо, а потім уточнюється, м.

За передатним числом механізму розробляється кінематична схема приводу і редуктора. При цьому можна користуватися існуючими схемами механізмів підйому і тяги ковша драглайна.