Расчет основных параметров

Одноковшовые экскаваторы.

Для технико-экономической оценки моделей, имеющих различную массу, вместимость ковшей, длину стрел и т.д., используют показатели или коэффициенты качества. Наиболее просты показатель относительной массы, представляющий собой отношение массы конструкции экскаватора к вместимости его ковша: mэ/Е (т/м³), а также показатель относительной мощности, представляющий собой отношение мощности привода к вместимости ковша: N/Е (кВт/м³).

Эти показатели, казалось бы, не учитывают, прежде всего, длины стрел сравниваемых экскаваторов и тем самым величину работы по перемещению породы, которую каждый из них в состоянии совершить. Однако, масса экскаватора пропорциональна длине стрелы L_c и вместимости ковша Е, что позволяет принять показатели относительной массы и энерговооруженности с известной степенью приближения в качестве объективного критерия, характеризующего технический уровень машины.

Многие линейные, массовые, энергетические и скоростные параметры, а также время рабочего цикла экскаваторов с достаточной для инженерных расчетов точностью могут быть определены в зависимости от вместимости ковша Е (м3), длины стрелы (высоты черпания) и выбранного типа рабочего оборудования по эмпирическим зависимостям.

Технический уровень одноковшовых канатных карьерных экскаваторов, принято оценивать коэффициентом Кm.c (т с2/м4) Н. Г. Домбровского, учитывающим также время цикла t (с) и наибольший радиус копания Rp (м) по формуле:

Кm.c = mэt2/Е Rp. (4.6.1)

Многоковшовые экскаваторы. Масса многоковшового экскаватора mэ (т) может быть определена по следующим эмпирическим зависимостям:

Цепного: mэ = k Qт.ч Hц КF,

где k – коэффициент, равный (0,23÷0,28) для экскаватора на рельсовом и (0,3÷0,36) на гусеничном ходу;

Hц – максимальная глубина копания, м;

роторного: mэ = k Hр 3√Qт.чHр,

где k – коэффициент, равный 1,7 для экскаватора с невыдвижной стрелой и 2,05 для экскаватора с выдвижной стрелой;

Hр – максимальная высота копания, м.

Масса роторного экскаватора с малыми линейными параметрами

mэ = 2,15 · 10-2 К'(a + Lc) Qт.ч 3√ KF,

где, а – расстояние от оси подвеса роторной стрелы до оси поворота верхнего строения экскаватора, м;

Lc – длина роторной стрелы, м;

К' = 6,55/(Qт.ч + 210) + 3,5 · 10-з.

Степень технического совершенства многоковшовых экскаваторов, особенно роторных, принято оценивать коэффициентом К'm.c (т · ч/м3), определяемым по формуле:

К'm.c = mэ/Qт.ч Hк ,

где Qт.ч – теоретическая производительность по рыхлой массе, м3/ч;

Hк = Hч + Hг – суммарная высота черпания выше и ниже горизонта установки, м.

Уточненный показатель К"m.c (т · ч/м6), учитывающий коэффициент сопротивления копанию КF(МПа), давление на грунт рср(МПа), а также максимальные вылеты, соответственно, оси ротора (или натяжной звездочки ковшовой цепи) L1 (м) и барабана разгрузочного конвейера L2 (м), используется для сравнения многоковшовых экскаваторов одного класса:

К"m.c = mэ рср/(Qт.ч КF Hк L1 L2).

Поскольку удельное усилие сопротивления копанию КF не всегда известно, его иногда заменяют отношением общей установленной мощности электрооборудования Nу (кВт) к установленной мощности двигателей привода роторного колеса Nр (кВт), тогда коэффициент технического совершенства E3 (т ч/м6) принимает вид : К"m.c = mэ Nу/(Q т.ч Nр Hк L1 L2).

Данное выражение также используется для прогнозирования эффективности проведения модернизации базовой модели экскаватора. Установленные мощности Nу (кВт) цепного и роторного экскаваторов:

Nу = К2 Qт.ч(10 КF + 0,17 Hк + 1,3 KF√Hk ),

где К2 = 0,033 и 0,026 – коэффициенты, соответственно, для цепного и роторного экскаваторов.

Установленная мощность двигателей роторного экскаватора Nу (кВт) может быть ориентировочно определена также по зависимости: Nу = (1,1÷1,2) mэ.

Марка бульдозера	ДЗ- 60
Тип отвала	Поворотный
Длина пути резания, м	8
Длина пути перемещения, м	85
Тип грунта	II
Длина планируемого участка, м	85
Угол установки отвала в плане, град	63
Количество проходов по одному следу	3

Задание 2

Последовательность выполнения тягового расчета бульдозера:

1. определить отдельные сопротивления, возникающие в процессе работы;

2. определить суммарное сопротивление, возникающее на заключительной стадии цикла;

3. найти потребную мощность двигателя базового трактора;

4. сделать вывод о соответствии мощности двигателя трактора и мощности, потребной при работе в заданных условиях;

5. при дефиците мощности двигателя базового трактора принять меньшую величину заглубления и произвести перерасчет;

6. определить производительность бульдозера.

Объем призмы волочения зависит от геометрических размеров отвала и свойств грунта:

где L – ширина отвала бульдозера – 1,3м;

H – высота отвала с учетом козырька – 4,86м;

k_ПР – коэффициент, зависящий от характера грунта – 0,78

При транспортировании призмы волочения часть ее теряется в боковые валики, поэтому нож бульдозера должен быть заглублен на некоторую величину h₁ для срезания стружки, восполняющей потери грунта в боковые валики. Потери грунта в боковые валики на 1 м пути могут быть оценены коэффициентом k_п:

Коэффициент k_п - 0,025

Величина заглубления:

При транспортировании грунта отвалом бульдозера по горизонтальной площадке возникают следующие сопротивления:

W_рез – сопротивление резанию грунта отвалом;

W_пр – сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом;

W_сопр – сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу;

W_дв – сопротивление движению бульдозера.

Общее сопротивление движению бульдозера:

Сопротивление резанию грунта отвалом:

- для бульдозеров с поворотным отвалом:

;

где k – удельное сопротивление грунта резанию, при угле резания δ = 45…60º = 110 кН/ м²;

h₁ – глубина резания во время перемещения призмы грунта м;

φ – угол установки отвала бульдозера в плане.

Сопротивление перемещению призмы волочения:

- для бульдозеров с поворотным отвалом:

;

где – удельный вес грунта в плотном теле - 27,1 кН/м³

– коэффициент трения грунта по грунту, для связных грунтов = 0,5

Сопротивление от перемещения грунта вверх по отвалу:

- для бульдозеров с поворотным отвалом:

где δ – угол резания – 55°

µ_ст – коэффициент трения грунта по металлу:

Значения коэффициента :

- песок и супесь = 0,35;

Сопротивление перемещению бульдозера:

G – сила тяжести трактора и бульдозера – 286 кН

f - коэффициент сопротивления перемещению трактора с бульдозером = 0,1

Исходя из заданных условий определяется потребная мощность двигателя для базового трактора:

где – скорость движения трактора = 1,0км/ч

η – к.п.д. силовой передачи трактора - 0,9

Коэффициент использования мощности двигателя из выражения:

где N_е – номинальная мощность двигателя машины – 44 кВт

Номинальное тяговое усилие трактора по сцеплению:

Производительность бульдозера.

1. Производительность бульдозера при резании и перемещении грунта, м³/ч:

где k_в – коэффициент использования бульдозера по времени = 0,80

T_ц – длительность цикла, ч.

Длительность цикла определяется следующим образом:

где l_p – длина пути резания, м;

l_{п – длина пути перемещения грунта, м;}

ν₁ – скорость движения трактора при резании = 1,1 м/с;

ν₂ – скорость движения трактора при перемещении грунт = 2,2 м/с;

ν₃ – скорость обратного холостого движения трактора = 1,6 м/с;

t₀ – время на опускание отвала = 1с

t_с – время на переключение передач =4с

При планировочных работах производительность, м³/ч, определяется по следующей формуле:

где l – длина планируемого участка, м;

L – длина отвала, м;

φ – угол установки отвала в плане, град.;

t_п – время поворота = 5с

n – число проходов по планируемому участку.

21