Розрахунок одноківшевого гідравлічного екскаватора

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ТРАНСПОРТУ ТА ЗВ'ЯЗКУ УКРАЇНИ

Дніпропетровський національний університет

залізничного транспорту ім. акад. В.А. Лазаряна

кафедра прикладної механіки

РОЗРАХУНОК ОДНОКІВШЕВОГО ГІДРАВЛІЧНОГО ЕКСКАВАТОРА

РОЗРАХУНКОВО-ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до курсового проекту з дисципліни

“Машини для земляних робіт”

Дніпропетровськ 2000

ЗМІСТ

Вступ

Вихідні дані

1. Визначення лінійних розмірів та мас вузлів екскаватора

2. Розрахунок стрілопідйомного механізму

3. Розрахунок механізму повороту рукояті

4. Розрахунок механізму повороту ковша

5. Вибір насосної установки

6. Вибір привідного двигуна. Силова установка

7. Визначення дотичних зусиль в нерухомих гідроциліндрах та максимальних навантажень на робоче обладнання

8. Розрахунок на міцність елементів робочого обладнання

9. Розрахунок механізму обертання платформи

10. Розрахунок приводу рушія

11. Стійкість екскаватора

12. Визначення продуктивності і собівартості розробки 1 м³ ґрунту

Висновок

Література

ВСТУП

екскаватор гідроциліндр одноківшевій

Виконання планів будівництва включає в себе повну розробку об'ємів земляних робіт з яких велика частина проводиться одноківшевими екскаваторами.

Одноківшеві екскаватори з'явились майже півтора століття тому. В Росії вони вперше були застосовані при будівництві залізничної колії Санки-Петербург-Москва. Випуск екскаваторів було налагоджено в XX сторіччі на Лубинівському заводі. Інтенсивний розвиток відбувся лише після Великої Вітчизняної війни.

Одноківшевий екскаватор є землерийною машиною циклічної дії. Він призначений для розробки і переміщення ґрунту в транспортний засіб чи у відвал. Універсальні, крім того, можуть виконувати планування, навантажувальні, сваєбійні та інші роботи.

Вони розробляють також і сипучі грунти, здійснюють завантажування мерзлих порід та скальних.

Використання гідроприводу на сучасних екскаваторах забезпечує підвищення продуктивності за рахунок збільшення зусилля на зубцях ковша, а жорстка підвіска підвищує точність виконання операцій.

В даній роботі проводиться розрахунок лінійних розмірів та мас екскаватора, силовий та кінематичний розрахунок робочого обладнання, розрахунок на міцність робочого обладнання, розрахунок механізмів обертання платформи та привода гусеничного рушія, визначення стійкості екскаватора. За розрахунковими параметрами екскаватора робимо розрахунок продуктивності і собівартості розробки грунту.

ВИХІДНІ ДАНІ

Місткість ковша - м³;

Маса екскаватора - т;

Максимальна глибина копання - м;

Максимальна висота вивантаження - м;

Довжина стріли - м;

Об'ємна щільність ґрунту - кг/м³;

Повний кут повороту стріли - ;

Повний кут повороту рукояті - ;

Повний кут повороту ковша - ;

Робоче обладнання - зворотна лопата;

Номінальний тиск в гідросистемі - МПа;

Питомий опір ґрунту копанню:

Поворотом рукояті - Н/м²;

Поворотом ковша - Н/м²;

Коефіцієнт наповнення - ;

Коефіцієнт розпушення - ;

Коефіцієнт завантаженості двигуна: - ;

ККД робочого обладнання: - ;

ККД приводу: - ;

Висота поворотної платформи - м;

Кількість гідроциліндрів стріли - ;

Коефіцієнт розмірної групи ковша - .

1. ВИЗНАЧЕННЯ ЛІНІЙНИХ РОЗМІРІВ ТА МАС ВУЗЛІВ ЕКСКАВАТОРА

На основі вихідних даних визначаємо параметри екскаватора використовуючи встановлені на основі аналітичних і експериментальних залежності.

Габарити екскаватора та робочого обладнання.

Подовжня база:

м

Приймемо: м

Висота ходу:

м

Приймемо: м

Ширина колеса:

м

Приймемо: м

Ширина ходу:

м

Приймемо: м

Зазор між ходовою частиною і поворотною платформою - м

Кут звичайного відкосу ґрунту

Радіус хвостової частини поворотної платформи:

м

Діаметр опорно-поворотного кругу:

м

Приймемо:м

Радіус ковша (відстань від точки кріплення ковша до рукояті до ріжучої кромки):

м

Приймемо: м

Ширина ковша:

м

Приймемо: м

Довжина рукояті:

м

Приймемо: м

Маси вузлів екскаватора

Приймемо масу вузлів за аналогом - ЕО-3322 (q=0,4 м³)

Найменування вузла	Маса вузла, кг
	ЕО-3322	Розрахункова	Приймемо
Силова установка Здвоєний аксіально-поршньовий насос Поворотна платформа Гідромотор повороту з редуктором Кабіна керування з обладнанням Опорно-поворотний круг Паливний бак з пальним Масляний бак з маслом Капот Противага Інші вузли	950 200 1200 200 300 320 60 100 420 200 800	475 100 600 100 150 160 30 50 210 100 400	900 150 1150 150 250 270 60 100 300 150 750
Усього поворотна платформа з механізмами	4750	2375	4230
Ходова частина Стріла з циліндрами Рукоять з циліндром ковша Ківш з тягою	5440 1625 462 520	2720 813 231 260	5200 1588 462 520
Усього робоче обладнання	8047	4024	7770
Усього екскаватора	12797	6400	12000

2. РОЗРАХУНОК СТРІЛОПІДЙОМНОГО МЕХАНІЗМУ

Малюнок 2.1. Схема до розрахунку стрілопідйомного механізму

Параметри стрілопідйомного механізму.

Координати точки “Ц”:

м

Приймемо: м

м

Приймемо: м

Визначимо положення точки “С”:

м

1) Знайдемо орієнтовну довжину нерухомої ланки, м:

м

2) - кут нахилу нерухомої ланки,

- кут повороту стріли,

Додатково знайдемо допоміжний кут

3) Визначимо розрахунковий хід гідроциліндра повороту стріли, м:

м

4) Знайдемо радіус r_k, який проведений з точки “С” є дотичним до ГЦ, м:

м

Орієнтуючись на момент М_с визначимо діаметр ГЦ, мм:

кг

кг

Кількість гідроциліндрів стріли:

З довідника виберемо ГЦ (по діаметру та робочому ходу):

Кути тиску штоку ГЦ на коромисло (в початковому та кінцевому положеннях):

На основі ходу штоку прийнятого ГЦ уточнюємо довжину коромисла , довжину нерухомої ланки l, повний та кінцевий кут повороту стріли та _к, кут встановлення нерухомої ланки l:

мм

Приймаємо: мм.

Приймаємо:

Приймаємо:

Приймаємо: мм.

З метою перевірки підрахуємо Х_с

Уточнюємо теоретичну довжину стріли, м:

м

Приймемо: м.

Визначаємо радіус копання на рівні осі п'яти стріли, м:

Кут відхилення осі рукояті від теоретичної осі стріли:

Приймаємо:

Визначаємо кут відхилення радіуса коромисла від ТВС:

3. РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПОВОРОТУ РУКОЯТІ

Приймаємо:

Визначаємо орієнтовно радіус коромисла:

;

м.

Розрахунковий хід поршня:

м.

Приймаємо: мм.

Визначаємо відстань від осі повороту рукояті (точка „О”) до осі ГЦ при копанні на рівні горизонталі, проведеної через точку „О”,:

м.

Приймаємо: м.

Визначаємо мінімальну довжину шляху заповнення ковша ґрунтом за умови прийнятої ширини ковша b, довжини рукояті lr і радіуса ковша R:

мм.

Приймемо: мм.

Визначимо товщину стружки, що потрапляє в ківш, м:

Приймемо: м.

м.

Приймаємо: м.

Визначаємо силу опору копанню поворотом рукояті:

кН;

кН.

Для виконання побудови по основних показниках визначимо основні параметри гідроциліндра. Для цього визначимо момент від сил тяжіння робочого обладнання та сили опору копанню відносно точки „О”, Н·м.

Приймаємо:

Орієнтуючись на момент М_о визначимо діаметр ГЦ:

мм.

Розрахунковий хід штоку ГЦ повороту рукояті, м:

мм.

На основі розрахункових даних приймемо стандартний ГЦ:

З довідника виберемо ГЦ (по діаметру та робочому ходу):



Кут тиску штоку ГЦ на коромисло в початковому положенні:

Підрахуємо уточнені параметри гідромеханізму:

мм.

Підрахуємо радіуси з точки „О” до осі ГЦ в початковому та кінцевому положеннях, м:

мм.

мм.

Вони співпадають. Перевірка зійшлась.

4. РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ПОВОРОТУ КОВША

Малюнок 4.1. Схема до розрахунку механізму повороту ковша

Кут відхилення коромисла рукояті від стріли:

Механізм керування ковша включає в себе два багатоланника. Для компактизації механізму подвійний важіль застосовують, коли потрібно отримати великий кут повороту ковша.

Для визначення параметрів механізму приймемо деякі розміри:

м;

м;

м.

Приймаємо: мм.

мм.

мм.

Приймаємо: мм.

Визначаємо мінімальну довжину шляху заповнення ковша ґрунтом за умови прийнятої ширини ковша b і радіуса ковша R:

м.

Приймемо: мм.

Визначимо товщину стружки, що потрапляє в ківш, м:

Приймемо: м.

м.

Приймаємо: м.

Визначаємо силу опору копанню поворотом рукояті:

кН;

кН.

Використовуючи побудови знаходимо хід поршня:

мм.

 - вимірюємо з креслення. ().

Об'єм циліндру повороту ковша при копанні в несприятливому положенні:

Розрахунковий діаметр ГЦ повороту ковша:

м = 117мм.

За довідником приймаємо стандартний ГЦ:

Визначаємо відносну характеристику ГЦ:

За рекомендаціями приймаємо кут тиску в кінці копання:

Параметр:

Тоді кут тиску в початковому положенні:

Довжина радіуса коромисла:

Приймаємо: мм.

Початковий кут повороту важеля:

Довжина нерухомої ланки:

Для перевірки розрахунків знаходимо найменшу довжину ГЦ по розрахунковим значенням:

Розрахункове значення ходу штоку та табличне співпадають с досить великою точністю. Тому будемо вважати, що параметри механізму прийняті правильно.

5. ВИБІР НАСОСНОЇ УСТАНОВКИ

Насосну установку вибираємо за умови забезпечення подачею гідродвигунів екскаватора, у випадку їх можливої сумісної роботи; при цьому вона може представляти собою декілька окремих або зблокованих насосів, об'єднаних узгоджуючими і регулювальними пристроями.



Малюнок 5.1 Принципова схема гідромотору одноківшевого екскаватора

Підрахуємо сумарний робочий об'єм:

де м³;

м³;

м³;

м³;

м³;

м³ - робочий об'єм гідро замка повороту.

Приймаємо об/хв. і знаходимо необхідну подачу:

 м³/хв.

Порівнюючи отримані значення з табличними знаходимо необхідну подачу:

Основний насос: м³/хв.

Допоміжний насос: м³/хв.

Причому основний насос, як правило аксіально-поршньовий, здвоєний, регульований з можливістю відключати одну з секцій.

За таблицею вибираємо насос марки НР2-1250/200

Н·м, хв^-1, 1/с, м³/хв, ,

Визначаємо необхідну потужність двигуна:

кВт.

Дана формула справедлива за умови відсутності редуктора між двигуном та насосом.

6. ВИБІР ПРИВІДНОГО ДВИГУНА. СИЛОВА УСТАНОВКА

Силова установка гідравлічного одноківшевого екскаватора призначена для забезпечення усіх можливих технологічних переміщень екскаватора і його складових частин. Це досягається включенням до його складу привідного двигуна, гідронасосів, розподільної коробки, гідро розподільників, регулятора потужності у вигляді сервоприводу та інша гідро арматура. ДВЗ з'єднаний із здвоєними насосами за допомогою розподільної коробки під час увімкнення ДВЗ напірна магістраль через гідророзподільники з'єднана із зливною гідролінією і насоси працюють в холосту. Насоси завдяки розподільній коробці обертаються з однаковою кількістю обертів. Подача робочої рідини регулюється автоматично в залежності від навантаження за допомогою регулятора потужності даний регулятор виконаний у вигляді гідравлічного сервоприводу, тиск до якого подається від напорних гідроліній кожного з насосів. У випадку, коли збільшується тиск в напорній гідролінії одного з насосів знижується подача робочої рідини обома насосами одночасно. При цьому на більш навантаженому насосі створюється більший тиск і відповідно реалізується більша потужність, таким чином привідна або сумарна потужність автоматично залишається постійною, а величини потоку і тиску змінюються, що викликає зміну робочих зусиль і швидкості руху виконавчих двигунів.

Необхідну потужність силової установки попередньо можна визначити на основі питомої енергоємності процесу копання і заданої секундної технічної продуктивності

Вт,

с,

де - коефіцієнт наповнення ковша;

- коефіцієнт розпушення ґрунту;

- час копання, при розробці ґрунтів III - IV категорії;

- коефіцієнт завантаженості двигуна (0,8…0,9);

- ккд робочих органів (0,65…0,7);

- ккд дії приводу (0,8…0,9).

7. ВИЗНАЧЕННЯ ДОТИЧНИХ ЗУСИЛЬ В НЕРУХОМИХ ГІДРОЦИЛІНДРАХ ТА МАКСИМАЛЬНИХ НАВАНТАЖЕНЬНА РОБОЧЕ ОБЛАДНАННЯ

Розрахунок максимальних зусиль при копанні поворотом рукояті

Малюнок 7.1. Схема знаходження максимального зусилля при копанні ґрунту рукояттю.

Задача знайти таке положення рукояті при якому дотична складова сили копання буде максимальна.

Вихідне положення робочого обладнання:

- стріла максимально опущена вниз;

- рукоять повертається в діапазоні від вертикального положення на повний кут повороту в межах якого буде знаходитись Р₀₁^мах;

- крок повороту рукояті при підрахунку 10⁰;

- кількість положень на два більше ніж знаходження Р₀₁^мах;

Центр мас ґрунту в ковші знаходиться на вершині рівностороннього трикутника зі стороною рівною . Ківш знаходиться так, що радіус співпадає з віссю рукояті.



Розрахунки наведені в таблиці (1).

Розрахунок максимальних зусиль при копанні поворотом ковша

Малюнок 7.2. Схема знаходження максимального зусилля при копанні ґрунту ковшем.

Потрібно знайти таке положення ковша при якому дотична складова сили копання буде максимальна.

Вихідне положення робочого обладнання:

- стріла знаходиться в положенні коли Р₀₁^мах, при копанні рукояттю;

- крок повороту ковша 10⁰.

Розрахунки наведені в таблиці (2).

Розрахунок максимальних навантажень на робоче обладнання

Малюнок 7.3. Схема розташування навантажень на визначення реакцій в робочому обладнання

1.

2.

3.

4.

5.

8. РОЗРАХУНОК НА МІЦНІСТЬ ЕЛЕМЕНТІВ РОБОЧОГО ОБЛАДНАННЯ

1. Розрахунок на міцність пальця шарніру кріплення рукояті до стріли.

кН.

Матеріал кільця: Ст 45; термообробка ТВ4556; МПа.

Умова міцності на зріз:

Приймаємо мм.

2. Розрахунок на міцність пальця шарніру кріплення гідроциліндру повороту рукояті до рукояті.

Приймаємо мм.

3. Розрахунок на міцність пальця шарніру кріплення рукояті до ковша.

Приймаємо мм.

4. Розрахунок на міцність пальця шарніру кріплення важеля до рукояті.

Приймаємо мм.

Таким чином діаметри підібрані з необхідною міцністю.

Розрахунок металоконструкції рукояті.

При розрахунку враховуємо, що на рукоять діють максимальні зовнішні навантаження, що знаходяться в вертикальній осьовій площині.

Під дією зовнішніх сил навантажень в перерізі рукояті виникає складний напружений стан, обумовлений наявністю нормальних напружень розтягнення (зтискання) і дотичних напружень зсуву. Перші виникають від дії осьових нагрузок і згинаючих моментів, а другі в результаті дії поперечних сил. Конструктивну схему рукояті вибираємо по аналогії з прототипом.

Малюнок 8.1. Конструктивна схема рукояті

На основі прийнятої конструкції викреслимо розрахункову схему стріли з відповідними позначеннями.

Розрахунок повздовжньо-осьових сил:

кН,

кН,

кН,

кН,

кН.

Малюнок 8.2. Розрахункова схема

Розрахунок поперечних сил:

кН,

кН,

кН,

кН,

кН.

Розрахунок моментів сил існуючих в перетинах стріли:

Перетин 1: кН·м,

Перетин 2:

Перетин 3: кН·м,

Перетин 4:

За результатами розрахунку будуємо епюри повздовжньо-осьових, поперечних сил і згинальних моментів.

Малюнок 8.3. Схема перетину Е-Е і епюри напружень

Для визначення геометричних характеристик перетину, необхідно розробити їх конструкцію. Приймаємо що рукоять буде моно блочною звареною з листової сталі 10Г2С1 і буде мати такі параметри перетину Е-Е: м, м, м, м, м.

Тоді площина перерізу Е-Е

см².

Статичний момент перерізу Е-Е

см³

Момент інерції перерізу Е-Е

де - момент інерції стінки відносно осі Z,

см⁴.

- момент інерції відносно осей симетрії поясів Z,

см⁴.

- площа поперечного перерізу поясів,

см⁴.

Нормальні напруження розтягнення в перерізі Е-Е

МПа.

Приймемо матеріал для рукояті (10Г2С1), має МПа, тому бачимо, що геометричні параметри перетику при діючих навантаженнях задовольняють умовам міцності.

Перевіримо умову міцності по дотичним напруженням в перетині Е-Е. Тому для цього будуємо епюри дотичних напружень по висоті перетину (див.мал. 8.3).

На поверхні поясів .

На внутрішніх поверхнях поясів

МПа.

На поверхнях стінок примикаючих до поясів

МПа.

На рівні нейтрального слою

МПа.

Для обраної сталі МПа, тому умова міцності по дотичним напруженням не виконується. Щоб передбачити міцність рукояті треба взяти матеріал, який з урахуванням коефіцієнту запасу буде мати МПа, а МПа, при цьому зміна геометричних параметрів перетину непотрібна, а значить і маса робочого органу не буде змінюватись.

9. РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ОБЕРТАННЯ ПЛАТФОРМИ

По заданій масі т. екскаватора; прийнявши кут рад. повороту та вивантаження та прийнятою гідро кінематичною схемою механізму необхідно вибрати гідромотор і визначити параметри механічної передачі.

Малюнок 9.1 Механічна передача механізму повороту платформи

Головним опором обертанню поворотної платформи є момент сил інерції всієї платформи разом з робочим обладнанням. При збільшенні швидкості обертання додаткові моменти опорів від вітрового навантаження, ухилу платформи та сил інерції обертаючих елементів приводу враховуємо за допомогою коефіцієнта при розгоні, при гальмуванні .

Н·м

де, - момент інерції поворотної платформи відносно вісі обертання, кг/м²;

- кутове прискорення

с^-2;

- момент зчеплення з ґрунтом,

Н·м;

- коефіцієнт обмеження моменту.

Максимальна кутова швидкість визначається для двохперіодного поворотного руху, за умови, що кути розгону та гальмування дорівнюють між собою:

звідки

с^-1,

Час повороту

с.

Розрахункова потужність гідромотору

Вт=4,515 кВт.

де - коефіцієнт корисної дії редуктора, .

- коефіцієнт корисної дії зубчатого вінця, .

На основі розрахункових значень () з довідника вибираємо гідромотор марки 210.16, який має наступні характеристики:

1). Робочий об'єм: 28,1 см³;

2). Тиск: номінальний - 16 МПа,

максимальний - 25 МПа;

3). Частота обертання: номінальна 2240 об/хв.,

максимальна - 4000 об/хв.;

4). Потужність: 6 кВт;

5). Крутний момент: номінальний 24 Нм,

6). ККД: об'ємний 0,96,

механічний (насоса) 0,92,

механічний гідромотора 0,93,

загальний насоса 0,82;

Передаточне число механізму повороту

Приймаємо , де - крутний момент гідромотору.

Розрахункова кількість обертів вала гідромотора

об/хв.,

Приймаємо об/хв.

Тиск при якому буде працювати гідромотор

МПа

де - робочий об'єм гідромотору;

- ккд гідромотору.

Витрата масла гідромотором

м³/с.

Передаточне число зовнішньої передачі

,

де - передаточне число зубчатої передачі, .

10. РОЗРАХУНОК ПРИВОДУ РУШІЯ

Одноківшеві екскаватори під час копання залишаються нерухомими. Пересування ковша до місця вивантаження здійснюється за рахунок обертання поворотної платформи. Тому тяговий розрахунок здійснюється тільки для транспортного режиму. Гідравлічні екскаватори на пневмоколісному ході мають швидкість пересування м/с (км/год). Вони здатні долати підйоми з кутом нахилу до горизонту .

Малюнок 10.1. Схема дій зовнішніх сил на ходове колесо.

Малюнок 10.2. Схема розташування та дій зовнішніх сил на машину під час підйому.

Вихідні дані для розрахунку: т, с, , м/с.

Сумарний опір пересування екскаватора

;

де - опір перекочуванню коліс:

Н,

де - коефіцієнт питомого опору перекочуванню (з врахуванням долання сил тертя рушія);

- опір руху на ухил:

Н,

- опір від вітрового навантаження:

Н,

де - сила тиску вітру, приймаємо Н/м²;

- сумарна площа екскаватора, на яку діє вітер;

- опір прискоренню при розгоні

Н.

Таким чином сумарний опір пересування екскаватора

Н

Потрібна потужність гідромотору при русі з місця на підйом:

Вт = 133,1 кВт.

Можлива швидкість рівномірного руху екскаватора на підйом:

м/с,

де - потужність вибраного дизельного двигуна;

- коефіцієнти корисної дії насоса, гідромотору та редуктора відповідно.

Виходячи з необхідності зменшення габаритних розмірів редуктора механізму пересування не за потужність, а за крутним моментом.

Нм

де - коефіцієнт зчеплення;

Задамся загальним передаточним відношенням редуктора

Нм,

З врахуванням коефіцієнту запасу момент на валу гідромотора

Нм.

На основі розрахункових значень вибираємо гідромотор марки 210.25, який має наступні характеристики:

1). Робочий об'єм: 107 см³

2). Тиск: номінальний 16 МПа,

максимальний 25 МПа.

3). Частота обертання: номінальна 1400 об/хв.,

максимальна 2500 об/хв.

4). крутний момент: номінальний 270 Нм,

максимальний 425 Нм.

5). ККД: об'ємний 0,95,

механічний (насоса) 0,92,

механічний (гідромотора) 0,93,

загальний (насоса) 0,87.

де - радіус ходового колеса.

Тиск при якому працює гідромотор:

МПа.

Частота обертання валу гідромотору при заданій швидкості руху

с^-1

Витрати масла гідромотором:

м³/с.

Необхідна подача насосної установки при одночасній роботі двох гідромоторів:

м³/с.

На основі підрахованих значень вибираємо регульований насос подвійної дії марки 323.32, який має наступні характеристики: робочий об'єм (225+225)·10^-6м³, тиск номінальний 16 МПа, максимальний 32 МПа, частота обертання 1120 об/хв., потужність 132 кВт, крутний момент 575 Нм, ККД = 0,84.

Подача насосної установки:

м³/хв..

По подачі насосної установки і тиску знаходимо розподілювачі, клапани, фільтри, та інші елементи гідро обладнання.

Сила тяги по зчепленню коліс з ґрунтом при русі на підйом з кутом

Н,

де - коефіцієнт зчеплення коліс з ґрунтом.

Сила тяги по гідромотору

Н.

Порівнявши складові основного рівняння руху зробивши висновок про можливість руху. Якщо рух неможливий дамо пораду, щодо забезпечення руху.

Умова виконується - рух можливий без буксування.

11. СТІЙКІСТЬ ЕКСКАВАТОРА

Визначаємо в найбільш невигідних положеннях.

Стійкість екскаватора перевіряємо по трьом розрахунковим схемам.

Перше розрахункове положення.

Екскаватор знаходиться на горизонтальній площадці, платформа поперек ходової рами, стріла на повному вильоті, виконується копання на рівні стоянки циліндром повороту рукояті. Плечі сил і кут вибираємо із розрахункової схеми.



Малюнок 11.1 Схема до розрахунку першого невигідного положення.

кН.

де - вага поворотної платформи з механізмами

Зусилля Р₀₁ знаходимо з рівняння рівноваги моментів відносно шарніру В (кріплення рукояті до стріли) при копанні поворотом рукояті з найбільшим тиском в системі.

Звідси

Коефіцієнт стійкості

При такому коефіцієнті стійкості і даному робочому положенні не можливо реалізувати всі зусилля на зубцях ковша, яке може бути створено циліндром рукояті. Щоб реалізувати всі зусилля на зубцях необхідно збільшити плече , тобто радіус хвостової частини поворотної платформи збільшити на 4500 мм, тоді

кН.

У цьому випадку стійкість екскаватора буде забезпечена, але буде відбуватися зачіпання відвалу ґрунту хвостовою частиною поворотної платформи.

Також можна підвищити вагу поворотної платформи, але тоді вага екскаватора не буде відповідати вихідним даним.

Друге розрахункове положення відповідає повороту на вивантаження, платформа упоперек рами, ківш на вильоті найбільшого радіусу вивантаження підвернутий під рукоять.



Малюнок 11.2 Схема до розрахунку другого невигідного положення.

Стійкість перевіряємо відносно точки О, яка відповідає середині ширини колеса

кН.

Коефіцієнт стійкості

Отриманий коефіцієнт не входить в проміжок 1,1…1,15, тому у цьому положенні буде відбуватися перекидання екскаватора і всі можливі операції буде неможливо виконати. Щоб цього не відбувалося і операції можливо було виконувати у повному обсязі треба змістити центр поворотної платформи і буде відбуватися зачіпання відвалу ґрунту хвостовою частиною поворотної платформи. Тоді

кН.

Третє розрахункове положення відповідає руху екскаватора під уклон (=22), стріла піднята до прибудови, рукоять підвернута під стрілу, ківш порожній, тиск P_в = 250 Н/см² вітру у бік ухилу

Малюнок 11.3 Схема до розрахунку третього невигідного положення.

Утримуючий момент

кН.

де - момент від сил вітру,

- під вітрова площа відносно кузова, кабіни і виступаючої частини стріли, ходової частини;

- висота прикладення сили вітру, дорівнює 2/3 висоти кузова, кабіни, виступаючої частини стріли і ходової частини.

Коефіцієнт стійкості

- що значно більше мінімального коефіцієнту стійкості рівного , тому при русі екскаватора під уклін стійкість екскаватора значною мірою забезпечена.

12. ВИЗНАЧЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ І СОБІВАРТОСТІ РОЗРОБКИ 1 м³ ҐРУНТУ

При визначенні собівартості розробки 1 м³ ґрунту значення експлуатаційної продуктивності пов'язані із вартістю розхідних матеріалів і пов'язані з оплатою роботи:

м³/год.

де - місткість ковша;

- коеф. наповнення ковша;

- коеф. розпушення ґрунту;

- коеф. використання екскаватора;

- тривалість робочого циклу.

с.

- час копання ґрунту:

с.

де - час штока стріли:

с.

- час штока рукояті:

с.

- час штока ковша:

с.

- час повороту:

с.

- час вивантаження:

с.

- час холостого ходу:

с.

Собівартість 1 м³ ґрунту:

,

де - планово-розрахункова собівартість 1маш/год.

;

- розрахункова вартість екскаватора;

- амортизаційні відчислення;

- кількість днів роботи протягом року;

- число змін екскаватора (8,2);

- вартість одного монтажу-демонтажу;

- вартість транспортування;

- час роботи машини на об'єкті;

- затрати на обслуговування;

- затрати на зміну і ремонт змінного оснащення;

- затрати на енергоматеріали;

- вартість мастильних матеріалів;

- зарплата.

ВИСНОВОК

В даній роботі було розраховано екскаватор з місткістю ковша м³. Для якого ми підрахували: орієнтовні значення маси вузлів екскаватора; геометричні параметри робочого обладнання; на міцність робоче обладнання; силову установку; механізм обертання платформи; привід колісного рушія; стійкість екскаватора; продуктивність і собівартість розробки 1 м³ ґрунту.

Розраховані геометричні параметри робочого обладнання задовольняють вихідним даним, а саме: розрахункова довжина стріли є більшою від вихідної; максимальна висота вивантаження і глибина копання задовольняють умову. Повні кути повороту рукояті і ковша відповідають вихідним даним. Тобто дані розраховані геометричні параметри і відповідно підібрані гідроциліндри будуть забезпечувати необхідну робочу зону.

Розрахунок на стійкість виявив, що у двох робочих положеннях екскаватор губить стійкість, тобто коефіцієнт стійкості не відповідає нормі. Щоб можливо було забезпечити відповідні норми коефіцієнта стійкості було запропоновано зміщення центру валу поворотної платформи на відповідні значення, що дозволило отримати необхідні коефіцієнти стійкості у відповідному положенні і не відійти від вихідних даних. Також можна підвищити вагу противаги на відповідні значення, щоб було забезпечено стійкість, але тоді буде невідповідність вихідним даним.

ЛІТЕРАТУРА

1. Методические указания к выполнению курсового проекта “Одноковшовый гидравлический экскаватор” по дисциплине “Машины для земляных работ”/ Сост. Тимошенко В.К., Хмара Л.А., Деревенчук Н.И., и др. - Днепропетровск: ДИСИ, 1989. - 64с.

2. Баловнев В.И., Хмара Л.А., Интенсификация земляных работ в дорожном строительстве. - М.: Транспорт, 1983. - 183с.

3. Машины для земляных работ / Под ред. Н.Г. Гарнави. - М.: Высш. шк.,: 1982. - 335с.

4. Теория, конструкция и расчет строительных и дорожных машин / Под ред. Л.Н. Гобермана. - Машиностроение, 1979. - 407с.

Размещено на Allbest.ru