Модернизация одноковшового гидравлического экскаватора посредством разработки стрелы с изменяемой геометрией

Рабочая жидкость от правой секции встроенного насоса НА через золотник напорно-сливной секции (с предохранительными клапанами) адресуется в напорный капал плиты гидрораспределителя Р1 где объединяется с потоком рабочей жидкости от левой секции насоса НА.

Из штоковой полости гидроцилиндра ковша рабочая жидкость поступает через золотник рабочей секции "Ковш"' в сливные каналы плиты распределителя Р1 и далее в маслоохладитель АЗ фильтры Ф1 и Ф1 2. в гидробак "Б".

Для ограничения давления в полостях гидроцилиндра ковша в секцию "Ковш" вмонтированы клапаны КП7 и КП8, которые одновременно выполняют функции подпиточных клапанов при возникновении разряжения в полостях гидроцилиндра ковша

Для включения поворота ковша (штоковая полость) необходимо рукояткой включить золотник 10 из блока управления Р3.1. Процессы, происходящие в гидроприводе, идентичны описанным выше. Гидросхема обеспечивает следующие гарантированные совмещения движений:

Поворот платформы - Стрела - Ход экскаватора - Рукоять

Рукоять - Стрела

Ковш - Отвал

Стрела - Рукоять

Ковш - Рукоять

2.3.7 Гидропривод вентилятора маслоохладителя и гидроуправления

На двигателе экскаватора смонтирован насос шестеренного типа НШ. Рабочая жидкость от него подается через клапан подпорный КО1 на гидромотор М3 аксиально-поршневого типа, вал которого вращает крыльчатку вентилятора маслоохладителя А3. Далее рабочая жидкость попадает в сливную магистраль, маслоохладитель А3, фильтры Ф 1.1 и Ф1.2, далее в гидробак Б.

Давление в системе ограничивается клапаном предохранительным КП19, настроенным на заводе-изготовителе. От этого же насоса с одной стороны запитывается пневмоаккумулятор АК. управляющий поток от которого подводится к блокам управления Р2,Р3.1, Р3.2,Р4 которые соединены с рабочими секциями гидрораспределителя Р1.

2.3.8 Гидропривод рулевого управления

Рабочая жидкость от третьей нерегулируемой секции строенного насоса НА поступает в рулевой механизм А2 и далее через центральный коллектор к исполнительным гидроцилиндрам поворота колес Ц4.1 и Ц4.2.

Таким образом, поворотом рулевого колеса влево и вправо осуществляется поворот колес в соответствующие стороны.

3. Расчет основных параметров

3.1 Подбор гидроцилиндра средней секции стрелы

гидравлический одноковшовый экскаватор стрела

3.1.1 Расчет нагрузки на рукояти стрелы

Расчет предельной нагрузки производим по максимальному давлению на клапанах гидроцилиндра поворота ковша при условии, что вылет стрелы максимален, а ковш зацепился за абсолютно жесткую, прочную и устойчивую поверхность.

Предохранительные клапаны поворота ковша настраиваются на давление 28 МПа. Гидроцилиндр Ц6: 110х70х900 313-00-23.94.000.

Рассчитаем нагрузку на гидроцилиндр:

где - максимальное давление в гидроцилиндре;

- площадь поршневой полости гидроцилиндра.

Найдём площадь поршневой полости гидроцилиндра:

=110 мм=0.11 м.

Нагрузка на гидроцилиндр:

Для того, чтобы найти нагрузку на рукояти, необходимо рассмотреть схему нагрузок на ковше.

Рисунок 14. - Схема нагрузок на ковше

Зубья ковша являются мгновенным центром сил, поэтому мы можем найти нагрузку на рукояти:

3.1.2 Расчёт нагрузки на гидроцилиндр средней секции стрелы

Для того, чтобы найти усилие в гидроцилиндре, необходимо рассмотреть схему усилий в стреле и опоре.

Рисунок 15. - Схема усилий в стреле

Найдём реакции в шарнире А и усилие на гидроцилиндре :

Составим уравнение суммы моментов относительно точки А:

;

Составим уравнение суммы усилий относительно горизонтальной оси:

Составим уравнение суммы усилий относительно вертикальной оси:

Зная все реакции и усилие в поддерживающих стрелу гидроцилиндрах, найдём нагрузку в подбираемом гидроцилиндре с помощью метода вырезания узлов.

А) Имеем одну неизвестную

Б) Имеем две неизвестных и .

3.1.3 Подбор гидроцилиндра

Предохранительные клапаны гидроцилиндра настраиваются на давление 32 МПа.

Принимаем гидроцилиндр 110х55х1000 23.94.000 массой 88 кг.

3.2 Прочностные расчёты

3.2.1 Расчёт пальцев на срез

Принимаем материал для пальцев и проушин: Ст5, имеющую удовлетворительную свариваемость.

Допускаемые напряжения:

- на срез:

- на смятие:

- на растяжение:

Рисунок 16. - Схема крепления гидроцилиндра к стреле

Палец будем подбирать по допускаемым напряжениям.

Палец имеет 2 плоскости среза.

Принимаем диаметр пальца равным 50 мм.

3.2.2 Расчёт на смятие проушин

Проушины будем рассчитывать по допускаемым напряжениям на смятие.

Необходимо, чтобы

Прочность обеспечивается.

3.2.3 Расчёт на смятие стержня

Прочность обеспечивается.

3.2.4 Расчёт сварки проушины

Сварку будем рассчитывать по допускаемым напряжениям.

Рисунок 17. - Схема для расчёта сварки

Найдём горизонтальную и вертикальную составляющие усилия в гидроцилиндре:

Принимаем катет шва равным 5 мм.

Находим расчетную ширину шва:

Считается, что шов разрушается под действием касательных напряжений, найдём их:

Где - площадь внутри шва.

Рисунок 18. - Габаритные размеры шва

Руководствуясь размерами проушины и пальца, принимаем:

Находим суммарное напряжение:

Необходимо, чтобы

Где - коэффициент, учитывающий качество шва;

- коэффициент, учитывающий неравномерность нагружения.

Принимаем

Прочность сварки обеспечивается.

Заключение

В процессе модернизации рабочего оборудования базовой машины ЕК-14 были приобретены навыки по подбору гидроцилиндров, расчёту предельных нагрузок, расчёту на прочность таких элементов, как проушины, пальцы, а также сварки. Была изучена базовая машина, выявлены её недостатки и преимущества, спроектирован новый вид стрелы с изменяемой геометрией.

В результате работы был подобран гидроцилиндр средней секции стрелы, произведены прочностные расчёты, изучены критические нагрузки. Также, были укреплены знания по рабочим процессам экскаваторов, принципам их работы, функционированию различных узлов.

Кроме того, была проанализирована информация о последних тенденциях в развитии одноковшовых гидравлических экскаваторов, о мировых лидерах в этой отрасли, о перспективах развития и об устаревших машинах.

Размещено на Allbest.ru