книги / Основы проектирования многоковшовых экскаваторов непрерывного действия
..pdfРасчетная емкость ковша q равняется сумме емкости ков ша qKи емкости подковшового пространства qnK.
q= qK+qnK. |
(4.6) |
Доля подковшового пространства, по данным УкрНИИпроекта, изменяется в пределах
• ^ = 0,25 - 1,25. |
(4.7) |
Чк |
|
Рациональное соотношение суммарной емкости ковша с подковшовым пространством и расчетной емкости ковша ус танавливается путем сопоставления коэффициентов разрых ления грунта (породы) в ковше и на ленте конвейера. По данным УкрНИИпроекта, коэффициент разрыхления в ковше ротора больше, чем на ленте конвейера (крк> к Лк), и состав ляет кРк= 1,42-т-1,55. Рациональное отношение расчетной ем кости ковша к суммарной емкости и подковшового простран ства выражается в виде
Ч^ _клк
Чк “к Чпк |
крк |
При подстановке численных значений крк и кЛК имеем для экскаваторов с нормальным усилием копания
q<0,8(qK+qnK), |
(4.8) |
с повышенным усилием копания |
|
q<0,85(qK+ qriK). |
(4.9) |
Линейные размеры ковшей определяют учитывая особенности процесса разгрузки. Этому требованию удовлетворяют ковши с размерами
|
Ьк + |1пк- = |
А - |
0,8 1,0 |
(4.10) |
Но h = |
Rp - г = R р (1 - а ), |
где |
а = ■£■= 0,65 |
- 0,75 , |
|
|
|
Кр |
|
тогда |
Ьк= (1,0-5-1,25) (l-a)R p . |
(4.11) |
||
Здесь Rp— радиус ротора по режущей кромке ковша, м; |
||||
|
г — радиус ротора по обечайке, м. |
|
||
Длину ковша принимают |
|
|
(4.12) |
|
|
1К= (1,0 ч-1,3) Ьк, |
|||
или |
1к= (1 -5-1,6) (1—a)Rp. |
(4.13) |
Угол кинематического продольного профиля ковша в плане
8К = arctg V„max |
(4.14) |
bO^pmin |
|
где Vn max— максимальная скорость поворота на внешнем ра диусе ротора, м/мин;
Vp min— минимальная скорость резания, м/мин. У выполненных машин 6К=0,2 рад.
Размер поперечного сечения ковша проверяют по соответ ствию его площади стружки (рис. 4.9). Для этого задаются отношением толщины стружки к ширине m = s0/b0; для экска ваторов с невыдвижной стрелой принимают т = 2,5-^4,0, с вы движной m = l,8-f-3,0.
Объем одной стружки, равный расчетной емкости ковша (с учетом коэффициента рыхления), определяют по формуле
q= |
s0bohcKp в плотном теле. |
в формулу (4.3), полу |
||
Подставив зависимость m = So/bo |
||||
чим |
[6] |
|
|
|
|
so — |
|
180Cz«) Kplic |
(4.15) |
|
|
|
||
|
bo |
q |
|
(4.16) |
|
hcniKp |
ISOCz w mKphc |
||
|
|
|
где s0 и b0 — соответственно максимальная толщина и ширина стружки. Размеры ковша в зависимости от s0; b0, соответст венно, равны:
Ьк (2-=-2,5) b0Dn; |
(4.17) |
высота |
(4.18) |
hK=(l,3-M ,5)s0; |
|
длина ковша по дуге присоединения его к ротору |
|
1К= (1,7-М,9)h„; |
(4.19) |
емкость ковша |
(4.20) |
qK = 0,8bKhKlh-, |
где Ьк — средняя ширина ковша;
Drt — диапазон регулирования; для экскаваторов с невыдвиж ной стрелой Dn = 2—3.
Н. Г. Домбровский рекомендует принимать следующее со
отношение между линейными параметрами ковша: -г^=0,5-г-
-т-1,1; -р-=0,8-*-1,1. Низкие ковши удобнее для работы тон-
'к
кими, широкими стружками, высокие — толстыми, узкими. По данным ДГИ им. Артема, оптимальны значения
ill! ^ 0,75 |
0,85 ; |
^ - 0,52 |
0,59 |
|
|
*к |
|
При выборе соотношений можно предварительно рекомендо
вать hK |
Ьк : 1К для |
очень вязких грунтов |
1 : (Г,4-5-1,5); (1,84- |
|
-4-2,0); для среднесвязных 1 |
(1,1 н-1,2) |
(1,44-1,5); для не |
||
связных, |
сыпучих 1 |
(1,04-1,1) |
(1,2 -ь 1,3). |
|
4.3. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РОТОРА
Ротор является основным узлом экскаватора. Размеры его определяют все технические показатели экскаватора: про изводительность, энергоемкость, массу и компоновку маши ны. Однако, несмотря на большое значение правильного вы бора параметров ротора, теоретически обоснованной мето дики проектирования экскаваторов нет, и параметры ротора обычно выбирают конструктивно, на базе предшествующего опыта (рис. 4.3,а).
Правильно выбранный диаметр ротора должен обеспечи вать: заданную теоретическую производительность; процесс разгрузки ковшей; необходимость размещения внутри ротора приемнопитающего устройства; возможность отработки усту па с заданными высотой и углом откоса; наименьшие габарит ные размеры и массу ротора со стрелой.
Диаметр ротора можно определить двумя способами.
Первый способ. Ротор рассматривается как многоуголь ник с числом сторон 2z, длина стороны которого равна длине ковша 1К [6, 9]:
l„= (l,l-r-l,6)^q„, |
(4.21) |
где qK— емкость ковша, м3.
Меньшее значение коэффициента принимают для экскава торов большой емкости ковша. Этот метод предполагает дли ну межковшового пространства равной длине ковша. Однако чаще эта длина колеблется в пределах (0,3-^0,55) Т, при раз работке сыпучих грунтов она может доходить до 0,20Т (где Т—шаг между ковшами). Выбрав значения qK, Т и zK, опре деляют диаметры обечайки D0 и ротора Dp:
D0 = ~ ~ 5 |
Dp = |
Du + 2hK |
(4.22) |
|
Dp можно вычислить и по формуле |
|
|
||
|
Dp ==---- ■JLr~ |
|
(4.23) |
|
|
|
sin — |
|
|
|
|
ZK |
|
|
Второй способ. УкрНИИпроект |
и МИСИ |
рекомендуют |
||
формулы [3, 6, 13]: |
|
|
|
|
УкрНИИпроект |
|
Dp=0,17yno; |
(4.24) |
|
МИСИ |
Dp= (0,26-т-0,4) П00,4. |
(4.24) |
Как в первом, так и втором случае диаметр ротора не явля ется окончательным, он уточняется при компоновке располо женного в нем оборудования.
Диаметр обечайки зависит от типа приемного устройства, расположенного внутри ротора. На экскаваторах малой ем кости ковша применяют тарельчатый питатель, средней и крупной емкостей — барабанный. Питатель устанавливают
выше вала ротора |
(рис. |
4.4). Производительность его |
|
где П0 — максимальная |
Пп=кП 0, |
производительность |
|
теоретическая |
|||
ротора в |
рыхлой массе, м3/ч; |
к— коэффициент, ха |
рактеризующий отношение максимального суммарно го расхода грунта из ковшей к среднему расходу, соответствующий максимальной производительности ротора; к=1,1 —1,55 [3, 6].
Для полной разгрузки ковшей необходимо, чтобы поток грунта, транспортируемого питателем, не касался обода ро тора. Полагая поверхность грунта на питателе горизонталь ной (рис. 4.4, линия АС), получим площадь сечения потока F; она уменьшается с наклоном роторной стрелы и будет мини мальной в крайнем верхнем либо крайнем нижнем положе нии ротора.
При барабанном питателе для крайнего нижнего положе ния стрелы [6]
ГЬ = |
1 |
2h + с1<5 + |
/ |
tg a„kll„ |
(4.25) |
||
2 sin тп |
450v6(l |
- |
tgaHtg 0 o) |
||||
где h — расстояние от оси транспортера до питателя, м; |
|||||||
|
йб — диаметр барабана питателя, м; |
|
|||||
|
то — угол поворота ротора на разгрузку, равную углово |
||||||
|
му шагу, рад; |
|
|
|
|
|
|
|
гь — внутренний радиус обечайки ротора, м; |
|
|||||
|
аы— наклон стрелы |
по отношению |
к горизонтали, ан = |
||||
|
= 25°; |
|
|
|
|
|
|
|
0о — принимают от 0 до 22°; |
|
|
|
|||
|
Уб — скорость барабана питателя, м/с. |
|
|||||
Для верхнего крайнего положения роторной стрелы |
|
||||||
гь |
= =- |
|
|
|
n 0ktg а0 |
(4.26) |
|
|
|
450v6(l — tg яь tg Вк) ’ |
|||||
|
2 sin тк — 2kh - kd \ |
|
|||||
диаметр барабана питателя |
|
|
|
(4.27) |
|||
|
|
|
do = |
Kdr b, |
|
|
|
где ид-— коэффициент пропорциональности: |
|
||||||
|
|
kd = — = |
0,40 -н 0,41 |
|
|
||
|
|
гь |
|
|
|
|
|
Минимальное |
расстояние |
между осями |
ротора и барабана |
||||
определяют из условия |
размещения |
под барабаном |
вала |
ротора или его опоры, и оно зависит от диаметра |
барабана: |
h = Khd6, |
(4.28) |
здесь Kh — коэффициент, равный |
|
к,, = -у- = 0,35 0,4 . |
|
4.3,1. Определение диаметра ротора из условия размещения оборудования
Наиболее сложной при проектировании экскаватора яв ляется компоновка роторного узла. Размещение конвейера, узла перегрузки и привода ротора должно обеспечивать от работку забоя по заданной технологии, т. е. в процессе рабо ты выступающие элементы конструкций узлов не должны со прикасаться с забоем.
Пространство для размещения оборудования экскаватора ограничено плоскостью ротора и поверхностью бокового усту па п'—п' (рис. 4.5, а, б) [5, 4]. Размеры его изменяются в за висимости от угла поворота стрелы в сторону бокового уступа.
Рис. 4.5. Расчетные схемы |
для определения углов |
О |
|
|
Фз |
|
|||
ограничивающих сечение ротор |
|
|
|
|
В плоскости, параллельной подошве забоя, |
такой^рак^ |
|||
теристикой является угол q>3 (рис. 4.0, a, »i- |
|
отра |
||
сти (рис. 4.5, г) таким сечением будет кри |
|
н |
а_ |
|
ботке блока вертикальными стружками ил _ у |
|
|
|
|
ботке блока горизонтальными стружками. |
|
и-лнвейеоа |
||
Размещение привода ротора в приемной ,ас« конв<щера |
||||
характеризуется в плане углом е (рис. |
ь^ |
характери- |
||
нимается равным или несколько меньше у |
те забоя |
Н |
||
зующего подход экскаватора |
к забою при |
|
|
|
Рис. 4.6. Расчетные схемы для определения диаметра ротора из условия размещения у головки стрелы: А — ширина заходки; 1— длина стрелы с ротором.
(см. рис. 4.5, д) и угле откоса р! (смрис. 4.5, г). Угол ср3 находят из выражения [3, 6]
<р3 = arc sin |
( ± ab + L cosab -f- Rp) sin cp, — (H — Rp)ctgpi |
||
± a„ + L cos aH |
(4.29) |
||
|
где aB— Угол подъема стрелы ротора вверх, dB= 25°;
L — длина стрелы ротора; Rp — радиус ротора, м;
Pi — угол откоса забоя;
ае — расстояние от оси поворота экскаватора до оси крепления роторной стрелы;
ан — угол наклона стрелы вниз 20°; Ф1— угол поворота стрелы в плане забоя; Н — высота забоя.
Диаметр ротора связан с параметрами узла компоновки следующей зависимостью [3, 6] (см. рис. 4.7):
Рис. 4.7. Расчетная схема определения диаметра ротора
2 (X b„"+ Д) cos (s + у) |
(4.30) |
|
D P= |
sin-(j + у |
|
(1 „ n ) _ |
+ ф) |
|
где % — коэффициент |
пропорциональности |
характеризует |
ширину рамы конвейера; Х = Ь/ЬЛ= 1,5ЬЛ,
b — ширина рамы конвейера, м; Ьл — ширина ленты конвейера, м;
Д — расстояние между плоскостью ротора или наибо лее выступающей частью и рамой конвейера, м;
ф — угол наклона ротора в плоскости конвейера; а — отношение размеров ротора по обечайке и зубьям;
|
|
« = |
-£- = |
0.65 - |
0,75 ; |
|
|
|
|
|
|
|
К Р |
|
|
|
|
|
|
п — коэффициент |
пропорциональности, |
характеризует |
|||||||
|
|
длину приемной части роторного конвейера в зави |
|||||||
|
|
симости от размера ротора. |
|
|
|
|
|||
Для экскаватора с роторами бескамерного типа п колеб |
|||||||||
лется |
в |
пределах n = 0,4-^0,7; |
v |
коэффициент |
уменьшения |
||||
толщины стружки, v= coscp3. |
|
|
|
|
|
|
|||
Ширина ленты конвейера может быть определена по фор |
|||||||||
муле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Здесь |
По — теоретическая |
производительность экскавато |
|||||||
|
|
ра в рыхлом теле, м3/ч; |
|
|
|
||||
|
|
ул — скорость ленты, м/с; |
|
снижение |
про |
||||
|
|
ка — коэффициент, |
показывающий |
||||||
|
|
изводительности |
в |
зависимости |
от угла |
на |
|||
|
|
клона конвейера |
(при ан = 20°, ка = 0,9); |
|
|||||
|
|
к — коэффициент, |
учитывающий снижение произ |
||||||
|
|
водительности в связи с кусковатостью тран |
|||||||
|
|
спортируемого материала, к= 0,6 —0,7; |
лен |
||||||
|
|
с — коэффициент, |
учитывающий |
лотковость |
|||||
|
|
ты, ее материал, абразивность транспортируе |
|||||||
|
|
мых пород и т. д.; с= 390-450. |
|
|
|
||||
Положение несущей ветви конвейера по отношению к оси |
|||||||||
ротора |
определяется |
величинами |
Ил; 1; А |
и |
р согласно |
||||
рис. 4.8: |
|
|
|
|
|
|
|
|
где
<*= рр ; li = aR(cosrH—sinrHtgpH) + (Ьл+ р)tgpHp,
Р
1] — расстояние между осью ротора и конвейером.
По данным конструкций существующих роторных узлов можно принять {6] ан = 0,32; рп = 0,21; р = 0,52 рад; Д= 0,22м;