книги / Основы проектирования многоковшовых экскаваторов непрерывного действия

Sxp — сила трения от движения грунта в ковшах по обе­ чайке ротора, Н.

Момент и мощность от подъема грунта обычно составля­ ют от 15 до 40% общего момента и мощности привода ро­ тора. Затраты на трение в обечайке — от 2 до 3% мощ­ ности.

Суммарное окружное усилие ротора, Н:

Мощность привода ротора, кВт:

N„ , Lpp>

р1020 Чр

где т]р — коэффициент полезного действия механизма приво­ да ротора; г]р = 0,85.

Скорость ковшей роторных траншейных экскаваторов колеб­ лется от 1,5 до 2,6 м/с.

2.2.5. Тяговый расчет и определение нагрузок, действующих на тягач и опорное колесо

Расчет производят для выбора тягача, на базе которого проектируется машина. Сопротивление при работе — его пе­ редвижении складывается из сопротивлений: копанию рото­ ром; качению опорных колес ротора; передвижению базово­ го тягача.

Сопротивление копанию ротором определяют -по форму­ лам (2.88), (2.92).

Усилия, действующие на заднее опорное колесо В и пе­ редний шарнир А, вычисляют из трех уравнений равновесия.

Схема действующих сил показана на			рис. 2.21 [9, 13]:
ЕМд =	0: Ор/, - R B(/ + fG) +		Е(Рн1в'_ р 02п) а1 _
	-	Е (Р01* + Рои) bj = 0		;
E X - 0 :		Na = £ (Pnl2 + Р022) -		RBf = 0 ;	(2.108)
EY = 0 :	Gp + Е (Ро^ 4* Ро2в) —RB— Ра + gK=				0 ,

где Gp — сила тяжести рабочего органа с рамой и оборудо­ ванием, кН;

GT— сила тяжести тягача, кН;

Gp= (0,32 ч-0,45) GTp,

Рис. 2.21. Схема сил, действующих на ротор и базовую ма­ шину при копании

Gp' — вес рабочего органа с ковшами, Н: Cp'=(0,22^0,37)G 3Tp;

G3Tp — вес траншейного экскаватора с учетом базового тягача, Н:

G3Tp= (0,009 -т- 0,011) Поку,

или

П0 — конструктивная производительность, м3/ч;

Ку — удельное сопротивление копанию,

МПа;
PoiV, Р012; Р022; Р'огб — вертикальные	и горизонтальные		со­
ставляющие	касательного	Рьч	и
нормального	P02i усилий	резания,
действующих	на i-й зуб, кН;
N — горизонтальная составляющая, дей­
ствующая на шарнир А, кН;
f — коэффициент	сопротивления каче­
нию опорного	колеса рабочего		ор­
гана;
gK— масса опорного колеса;		силы,
Ra и RB— вертикальные	реактивные
действующие,	соответственно,		в

шарнире А и на опорное колесо ра­ бочего органа, кН.

Суммарное тяговое усилие, необходимое для	передвиже­
ния экскаватора по горизонтали при резании	грунтов, со­
ставляет	(2.109)
Тч= Na+ f (GTP + Ra) —fR„,
где GTp — сила тяжести базового тягача;
fi — коэффициент сопротивления передвижению гусе­
ничного или колесного хода базового тягача.
При движении экскаватора по подъему или уклону сум­
марное тяговое усилие
Т = Тч“Ь (GTP~1“ Gp) since,	(2.110)

где а — угол продольного уклона.

Тяговое усилие по отношению к сцепному весу должно нахо­ диться в зависимости

(Gp + G TP) ф > Т .

По полученным данным определяют мощность на дрезание и передвижение

Туэ			(2.111)
N = 367 104, ^тр ’
где Уэ —- скорость рабочего хода, м/ч;		трансмиссии		при­
т]м — коэффициент полезного	действия
вода рабочего органа;		хода	базовой	ма­
т)тр — КПД гусеничного или колесного
шины.	экскаватора		в транспорт­
Сопротивление передвижению
ном положении вычисляют по известной формуле:
W = (GXp + Ra)(f cos а + sin а) +	RM(f COS а + sin а) (2.112)

2.2.6. Расчет мощности транспортера

На роторных и цепных экскаваторах устанавливают два вида транспортеров — ленточные прямолинейные или криво­ линейные и метатели. Мощность их определяют по произво­ дительности и начальной скорости полета частиц грунта.

Энергия для перемещения грунта транспортером затрачи­ вается на следующее:

преодоление сопротивлений вращающихся частей, бара­ банов, роликов, очистных устройств и вращение их с задан­ ной скоростью;

перемещение грунта по горизонтали и вертикали; придание дополнительной скорости грунту.

Мощность на

преодоление

сопротивлений

движущихся

частей

N0 = К

ш ь д ул

(2.113)

1020 т)

где g — масса

подвижных

частей

транспортера

(лента,

опорные и поддерживающие

ролики),

отнесенная

к одному метру погонной длины, кг/м;

L — длина транспортера, м;

со — приведенный

коэффициент сопротивления ленты с

подвижными частями (роликами);

ул — скорость ленты, м/с;

влияние

сопротивле­

К'— коэффициент,

учитывающий

ния барабанов, очистного

устройства

и загрузоч­

ного бункера

(табл.

14).

Т а б л и ц а

14

Коэффициент К влияния сопротивлений в транспорте

Длина транс­

3

4

5

6

8

10

16

25

50

портера, м

Коэффициент, К

4,1

3,4

3,0

2,7

2,3

2,0

1,6

1,3

1,0

Здесь со —?приведенный

коэффициент

сопротивления

движе­

нию ленты; для

желобчатых

лент

со = 0,035,

для

плоских

со = 0,025. Массы для

подвижных частей

транспортера (рабо­

чей и холостой ветви ленты, опорных и поддерживающих ро­ лики) определяется конструктивными данными каждого транспортера, однако при предварительных расчетах целе­

сообразно использовать			упрощенный метод и мощность на­
ходить по формуле			N0= KKiLVn,
где KI = J^	B зависимости от ширины ленты (табл. 15).
		Значения коэффициента Ki					Т а б л и ц а	15
Ширина
ленты	300	400	500	650	800	1000	1200	1400
Вл, мм
g, кг/м	20	25	30	42	55	73	92	ПО
Для плос­
кой ленты	0,008	0,010	0,012	0,017	0,022	0,029	0,036	0,043
со = 0,04
Для желоб-
ной ленты	0,010	0,012	0,015	0,021	0,027	0,036	0,045	0,054
со = 0,05

73

При определении мощности на перемещение				грунта воз­
можны два случая.
1.	Транспортер короткий, и грунт за время движения до
конца транспортера не приобретает скорости ленты, в этом
случае мощность выражается уравнением
	N, = ПТТ	1* + ш	(vK - V0) Ул ,	(2.114)
	367g	»х — tg а

где vK— конечная скорость грунта, м/с; Vo — начальная скорость грунта, м/с; ул — скорость ленты, м/с;

vK= Y v * + 2gL(;j.cosa —sin a).

Здесь L — полная длина транспортера, м;

р, — коэффициент трения грунта о ленту; ц = 0,5-^0,65; у — объемная масса ленты, кг/м3;

g — ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2; a — угол наклона транспортера.

Угол наклона транспортера а определяют исходя из тех­ нологических требований, предъявляемых к экскаватору. Ре­ комендуется применять следующие максимальные значения угла а в зависимости от разрабатываемого материала:

Сырая глина		12
Сухая мелкокусковая		18
Сухой	гравий	12
Сырой	гравий	18
Сухой	песок	15—18
Сырой песок		23—27

2. Транспортер длинный, скорость грунта достигает ско­ рости ленты. Мощность на участке равномерного движения грунта

N2 = 367gf + *&а)(Ь — 1,>) cos а,

(2.115)

где 1о — длина участка транспортера, на котором происходит и заканчивается увеличение скорости грунта до ско­

рости ленты;
I _	V 2	_ «г 2
	у л	vp
0	2g (}J.cos a — sin a) ’

тогда мощность на участках неравномерного и равномерного движения

N3=	ПТУ	I* +	м	(<° + tg a)(L — / 0) COS a
	367 g	Н- -	tga ' ■ ( У л — vo) ул +
				(2.116)

Общая мощность на перемещение грунта:

если длина транспортера не обеспечивает скорости грун­

та до скорости ленты, то
N К 102 г, +	ПТУ	|Х+ U)	(2.117)
	367g	|Х— tga (VKvo) У л .

если начальная скорость поступления грунта на транспортер равна скорости ленты, то

N = K ^ W L + ^ (U) ^ ‘K L - g c o s a . (2.118)

2.2.7.Статический расчет

Встатическом расчете определяют устойчивость маши­ ны и удельное давление гусениц на грунт. В расчете на ус­ тойчивость находят коэффициент устойчивости ф базовой ма­ шины:

М	(2.119)
ф = — У* > 1 ,2 5 .

Мопр

Схема действующих на базовую машину сил и эпюры удельных давлений гусениц на грунт приведена на рис. 2.22. Коэффициент устойчивости вычисляют для всех видов грун­ тов, полученные данные сводят в табл. 16, по которой и нахо­ дят минимальный коэффициент ф.

Среднее удельное давление гусениц на грунт:

_	GT + Ra
ЧсР “	2В12
где Ra — реактивная сила на шарнире, кН;		<
В2 — ширина гусениц;
12 — длина опорной поверхности гусениц.

Если точка приложения равнодействующей давления на грунт находится на расстоянии е<12/6 от средины опорной

Рис.	2.22.	Схема сил, действующих на базовую машину, и
				эпюры давлений.
			Т а б л и ц а 16						Т а б л и ц а 17
Катего­	Na,	Ra,		I Муб	Катего­	Na, Ra,	X,	е,	1,	Qcp» Чтят
рия грун­	кН	кН	Мопр	^Мопр	рия грун­	кН кН	м	м	м	МПа МПа
та					та
I					I
И					II
III					III
IV					IV

длины гусениц, то максимальные и минимальные удельные давления определяют по формулам

Величину е находят	из выражения
где х — положение	равнодействующей относительно верти­

кальной оси:

_ Rah + Nah+ GTpl3

Ra+ GTp

Данные по расчету удельных давлений и положения равно­ действующей сводят в табл. 17, по которым и строят эпюры удельных давлений

2.2.8. Расчет механизма подъема ротора

Механизмы подъема по конструкции разделяют на ги­ дравлические, гидроцепные и гидроканатные. В гидравличе­ ских системах шток цилиндра непосредственно соединен с ра­ мой ротора, и при его вдвижении или выдвижении рама под­ нимается или опускается. В гидроцепных и гидроканатных механизмах подъем и опускание производятся гидроцилинд­ рами системы полиспастов.

В большинстве конструкций подъем рабочего органа про­ исходит без изменения расстояния между ротором и тягачом. В этом случае передний конец рамы рабочего органа шарнир­ но соединен с ползунами, перемещающимися по неподвиж­ ным вертикальным направляющим стойкам экскаватора, а задняя часть рамы поднимается самостоятельным механиз­ мом. На рис. 2.23, а, б, в приведены наиболее часто встреча­ ющиеся механизмы, подъема в отечественной и зарубежной практике.

Расчет механизма производят в следующей последова­ тельности:

Рис. 2.23>. Расчетная схема механизма подъема ротора