2 Загальні положення з розрахунку, проектуваннЯ та визначеннЯ мас і лінійних розмірів одноківшевих екскаваторів

У техніко-економічних вимогах на розрахунок та проектування екскаваторів указуються наступні параметри:

1 Категорії розроблювальних ґрунтів.

2 Ємність ковша, м³.

3 Довжина стріли, м.

4 Тривалість циклу, сек.

5 Робочі розміри екскаватора.

6 Конструктивна маса екскаватора, т.

7 Значення основних кліматичних факторів, при яких дозволена експлуатація екскаватора.

Наприклад, ЗАТ НКМЗ виробляє крокуючі екскаватори для наступних умов роботи:

- температура зовнішнього повітря від +35°С до – 40°С;

- швидкість вітру до 20 м/с;

- відносна вологість повітря (при температурі 20°С) до 90 %.

На дію низьких температур повітря повинні бути розраховані деталі та металоконструкції проектованого екскаватора, а також системи змащення, гідравлічне і пневматичне устаткування. На дію високих температур і високої вологості повітря розраховують електроустаткування, мастильні та гідравлічні системи проектованого екскаватора. Для експлуатації при більш низьких і більш високих у порівнянні зі зазначеними температурами повітря, вологості й ін. розробляються регіональні (розраховані на експлуатацію у визначеному кліматичному районі) конструкції екскаваторів (екскаватори для холодного клімату та екскаватори для жаркого клімату).

Для визначення зусиль, що виникають при роботі екскаватора у вибої, необхідно знати маси і лінійні розміри екскаватора і його окремих конструктивних елементів, які можна визначити за емпіричними залежностями. Так, маса всього екскаватора

,

де – коефіцієнт питомої маси екскаватора, т/м³;

– місткість ковша, м³.

За величиною маси екскаватора і наведеним у додатку А коефіцієнтам визначають лінійні розміри окремих конструктивних елементів

.

Маса поворотної платформи з механізмами, маса стріли з блоками і маса напірного механізму

,

де – коефіцієнти маси.

Лінійні розміри (ширину, довжину, висоту) ковшів механічних лопат і драглайнів:

- для механічних лопат:

,

,

;

- для драглайнів:

,

,

.

Маса ковшів і маса породи в ковшах екскаваторів:

- для механічних лопат

,

де – коефіцієнт подоби;

- для драглайнів

,

де , та – коефіцієнти подоби.

Маса породи в ковші

,

де – щільність гірської породи, т/м³;

– коефіцієнт розпушення породи.

Маса рукоятки механічної лопати

,

де – коефіцієнт подоби;

– маса ковша лопати.

3 Розрахунок зусиль копання одноківшевого екскаватора за методикою кнтуба

Визначається площа поперечного зрізу ґрунту ківшем екскаватора (рис. 3):

, см².

Для екскаватора з робочим устаткуванням „зворотна лопата” довжина шляху копання Н береться рівній найбільшій глибині вибою Н_н.

Рисунок 3 – Схема ковша (а) і зона руйнування ґрунту (б)

Товщина зрізу, см

,

де – ширина різальної частини ковша, см.

Площі лобових частин поперечного перерізу зрізу, см²_:

,

де  см – ширина зуба;

– глибина різання, см;

– кількість зубів на різальній частині ковша.

Площі бічних частин поперечного перерізу зрізу, см²_:

.

Сумарна довжина ліній бічного зрізу ґрунту, см:

,

де – коефіцієнт глибини частини прорізу, що розширюється.

Середньомаксимальна дотична складова сили різання гострими зубами, Н:

,

де – питома сила для руйнування ґрунту перед лобовою гранню зуба при куті різання 45⁰, мПа;

– коефіцієнт, що враховує вплив кута різання;

– коефіцієнт, що характеризує відношення питомих сил різання в бічній і лобовій частинах прорізу (для вихідних даних);

– коефіцієнт, що характеризує відношення питомих сил різання бічними ребрами ножа й у лобовій частині прорізу для умов роботи.

Середньомаксимальна нормальна складова сили різання гострими зубами, Н:

,

де º – кут різання;

º – кут тертя ґрунту по сталі.

Для затуплених робочих органів виникає додаткова сила опору ґрунту, Н:

,

де – коефіцієнт, що враховує затуплення робочих органів і залежить від ширини площі зносу і товщини зрізу ,

для  см ;

для  см ;

для  см ;

для  см .

Проміжні співвідношення можливо визначити методом інтерполяції;

– довжина зношеної різальної крайки зуба.

Середня дотична складова сили різання, Н:

,

де – коефіцієнт енергоємності процесу різання.

Середня нормальна складова сили різання, Н:

,

де – кут між траєкторією різання і площадкою зносу, рад, º.

Середня питома дотична сили різання, мПа:

.

Коефіцієнт питомої сили різання

,

де – питома сила копання для умовного ґрунту з нульовим опором різання, мПа;

– безрозмірний коефіцієнт.

З достатньою точністю для практичних розрахунків

 мПа; .

Дотична складова сили копання, Н:

.

Нормальна складова сили копання, Н:

,

де – коефіцієнт, що характеризує співвідношення складових повної сили копання ґрунту.