1. Определение масс и линейных размеров одноковшовых экскаваторов.

- Масса всего экскаватора:

мэкс = Кэкс  Е = 40,8  5 = 204,2 т,

где Е – емкость ковша;

Кэкс – коэффициент удельной массы экскаватора [ т/м³ ]

Кэкс = 40 т/м³.

По величине массы экскаватора и приведенные в приложении А коэффициенты определяются линейные размеры определенных элементов:

,

где К_L – линейный коэффициент.

- Масса поворотной платформы с механизмами, масса стрелы с блоками и масса поворотного механизма:

mплт = км  мэкс = 0,5  204,2 = 102,1 т,

где км – коэффициент массы.

mстр = 0,07  204,2 = 14,29т,

mмех = 0,0255  204,2 = 5,21т.

- Масса ковша и масса породы в ковше экскаватора:

mк = 1,15  ск.п.  Е = 1,15  1,1  = 6,33т,

где ск.п. - коэффициент подобия, ск.п. = 0,9…1,7.

=7,69 т,

где - плотность грунта т/м³,

Кр – коэффициент разрушения породы.

- Масса рукояти:

mр = ср  mкл = 0,9  6,33 = 5,69 т,

где ср – коэффициент подобия, ср =0,9;

mкл - масса ковша лопаты.

Расчет приводов подъемного и напорного механизма прямой механической лопаты.

Для определения нагружений подъемного и напорного механизма строят схему расчетных положений рабочего оборудования экскаватора (см. приложение).

Определим линейные размеры конструктивных элементов экскаватора.

- Ширина платформы Впл = 0,9  = 5,3м;

- Высота кузова Нк = 0,85  = 5м;

- Радиус задней стенки кузова R1 = 0,95  = 5,59м;

- Длина стрелы Lстр. = 1,8  = 10,6м;

- Высота пяты стрелы hп.с. = 0,45  = 2,65м;

- Радиус пяты стрелы Rп.с. = 0,4  = 2,36м;

- Длина рукояти Lр.п. = 1,17  = 6,89м;

- Максимальная высота копания Нк = 1,7  = 10м;

- Максимальная высота разгружения Нр = 1,25  = 7,36м;

- Высота напорного вала Нн.в. = 1,2  = 6,48м;

- Максимальный радиус копания Rмах.к. = 2,6  = 15,31м;

- Максимальный радиус разгрузки Rмах.р. = 2,5  = 14,72м;

- Ширина хода в= 0,9  = 5,3м;

- Длина гусениц Lг. = 1,05  =6,18м;

- Ширина трека гусеницы втр. = 0,18  = 1,06м;

- Шаг треков гусеницы hтр. = 0,07  = 0,41м;

- Высота гусеницы Нгус. = 0,23  = 1,35м;

- Диаметр ведущего колеса dв.к. = 0,18  = 1,05м;

- Диаметр направляющего колеса dн.к. = 0,18  = 1,05м;

- Диаметр опорного катка dо.к. = 0,18  = 1,05м;

2. Расчет усилий копания одноковшового экскаватора по методике киси:

2.1. Методика определения усилия копания

2.1.1 Расчет производительности

382.67м³/ч,

где Е=5м³ – вместимость ковша;

Ки - коэффициент использования экскаватора;

Ки = 1 – 1,25  Кf = 1 – 1,25  0,25 = 0,6875.

здесь Кf – коэффициент сопротивления копанию, Кf = 0,25.

Кн – коэффициент наполнения

Кн = 1,33 – 1,3  Кf =1,33 – 1,3  0,25 = 1,005;

tц = 25c – время цикла;

Кразр=1,3 – коэффициент разрыхления.

2.1.2 Определение усилия копанию

Площадь поперечного сечения среза:

= 6990 см².

где Нк – длина пути копания

Нк = lкэ  3,5 = 1.54  3,5 = 5.53 м.

lкэ – длина ковша экскаватора.

lкэ = 0,77  кэ = 0,77  2 = 1.58 м,

здесь кэ = 1,2  =2,05 м.

hк – высота

hк = 0,25  Вкэ = 0,25  2 = 0.51м.

2.1.3. Определение толщины среза

34.06см.

Ширина зуба:

=15,5см,

где n=3…4 – количество зубов,

- эмпирические коэффициенты,

Площади лобовых частей поперечного сечения среза:

2118,76 см².

Суммарная длина линии бокового среза грунта:

2  34,06  (1-0,8)  4 = 54,5 см.

Кбок – коэффициент, расширяющий части прореза Кбок = 0,8.

Площади боковых частей поперечного сечения среза:

Fбок= F – Fсв = 6990 – 2118,76 = 4871,24 см².

Средняя максимальная касательная, соответствующая силы резания острыми зубьями:

Р=mсв (  Fсв + бок  Fбок + бок.ср  Lбок.ср)  100 =

= 0,22  (1 2118,76 + 0,4  4871,24 + 6,5  54,5)  100 =97271,35Н,

где mсв – 0,22Мпа – удельная сопротивления резанию.

 > 1 – коэффициент, учитывающий влияние угла резания.

бок =0,4 – коэффициент, характеризующий отношение удельных сил резания в боковой и лобовой частях прореза.

бок.ср=6,5 - коэффициент, характеризующий отношение удельных сил резанию боковыми ребрами и в лобовой части прореза.

Средняя максимальная нормальная составляющая силы резанию острыми зубьями:

N= P  ctg(+)=97271,35 ctg(36+20)=65610,36Н,

где =36⁰ – угол резания,

=20⁰ – угол трения грунта.

Дополнительная сила сопротивления грунта для затупленных рабочих органов:

Рпл.изн = мсв  пл.изн  Lпл.изн  Lср  n  100=

= 0,22  0,54  15,5  33,13  4  100 = 25368,98Н,

где пл.изн – коэффициент, учитывающий затупление рабочих органов и зависящий от ширины площадки износа:

пл.изн = 0,035 в = 0,035  15,5 = 0,54.

Lпл.изн – длина изношенной кромки ковша.

Lпл.изн = в =15,5 см.

Средняя касательная силы резания:

Рср = Р  Кэ + Рпл.изн = 97271,35 0,8 + 25368,98= 103186 Н,

где Кэ – коэффициент энергоемкости процесса резания Кэ =0,8.

Средняя нормальная составляющая силы резания:

Nср = N  Кэ - Рпл.изн  ctg(₁+) = 65610,36 0,8 – 25368,98 ctg(15+20)= 16257,63Н,

где ₁ – угол между траекторией резания и площадью износа ₁  15⁰.

Средняя удельная касательная силы резания:

0,15Н.

Коэффициент удельной силы резания:

=0,78.

где - удельная сила копания для условного грунта с нулевым сопротивлением 0,03 МПа.

К₁ – безразмерный коэффициент, К₁ =0,08.

Касательная составляющая силы копания:

132410,25Н.

Нормальная составляющая силы копания:

Nкоп =Nср +(Ркоп –Рср)   = 16257,63 + (132410,25– 103186)  0,58 = 33207,66Н,

где   - коэффициент, который характеризует соотношение составных полной силы копания грунта  = 0,58.

Сила копания:

=136510,88Н.