книги / Многоковшовые экскаваторы

количество ковшей на роторе.

Учитывая, что ър = nDnp, и подставив (8) в (7), получим

ткпр

где z - число ссыпок, 1/мин; лр - частота вращения ротора,

об/мин; К„ - коэффициент наполнения ковшей; Кр - коэффици­

ент разрыхления грунта.

Независимо от емкости ковшей и числа ссыпок производи­ тельность траншейного экскаватора

Сопоставив (9) с (10), получим зависимость

60qKmvnpK u

устанавливающую связь между размерами траншеи, скоростью передвижения экскаватора, вместимостью ковшей, их количест­ вом и числом оборотов ротора. Отсюда скорость рабочего хода роторного траншейного экскаватора (м/ч)

60дкткпрк „

и

КH R

ртр гр

где Rр - радиус ротора; т - масса грунта в ковше; (р0 - угол поворота ковша в начале зоны разгрузки, <р0 = 60°.

Отсюда

Из условий гравитационной разгрузки окружные скорости ротора ор принимают не более 1,8...2,5 м/с. При выборе гео­

метрических размеров рабочего органа траншейного роторного экскаватора можно ориентироваться на следующие приближен­ ные зависимости:

Баланс мощности траншейного роторного экскаватора оп­ ределяется аналогично балансу мощности цепного траншейного экскаватора и имеет следующий вид:

где - мощность, развиваемая двигателем экскаватора; Np -

мощность, затрачиваемая на привод ротора; Nf - мощность,

затрачиваемая на преодоление сопротивления движению экска­ ватора; N^ - мощность, затрачиваемая на привод отвального

транспортера; Nr - мощность, затрачиваемая на привод гидро­ насосов систем управления экскаватором.

Мощность, затрачиваемая на привод ротора,

где i)p - механический КЦД трансмиссии привода ротора; NK- мощность, идущая на копание грунта,

Nj - мощность, затрачиваемая на разгон грунта до скорости

ротора, т.е. на преодоление сил инерции грунта, поступающего в ковш ротора:

ИЛИ

В вышеприведенных формулах Пт - техническая производительность экскаватора, м/ч; к{ - ко­

эффициент удельного сопротивления копанию, кгс/м2; уф - объемный вес грунта в плотном теле, т/м3; Я ф - глубина тран­ шеи, м; Н0 - расстояние от поверхности земли до точки вы­ грузки, м.

Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дви­ жению экскаватора (Вт),

где ар - угол наклона к горизонту результирующей сопротив­ лений копанию ротором; F - площадь сечения траншеи м2;

тэ - масса экскаватора, кг; цпср - коэффициент полезного дей­ ствия привода передвижения, Лпер= 0,8...0,9; i -уклон трассы пе­

редвижения машины.

Мощность, затрачиваемая на привод транспортера (Вт),

М „ = ^ [ п ^ к + К аду^1 + у ^ г) + 2Ш п(8а + 8г)],

где Кб - коэффициент, учитывающий сопротивление на бараба­ нах, К6= 1,2; Пф - производительность транспортера, т/ч; h -

разность уровней концевых барабанов транспортера, м; I - дли­ на пути перемещения грунта по горизонтали, м, / = Lcosa (L - длина транспортера, a - угол наклона транспортера к горизон­ ту); и - скорость движения ленты транспортера, м/с; т| - КПД

транспортера; уф - объемный вес грунта; gn,gp - удельные по­

гонные силы тяжести ленты и роликов р (на единицу длины); Кп - коэффициент сопротивления перемещению ленты на ро­ ликах, Кп= 0,03 + 0,06.

В современных машинах для земляных работ мощность гид­ ропередач для изменения положения рабочих органов Nr со­ ставляет 20 ± 50 % мощности основного двигателя машины и в отдельных моделях доходит до 120... 170 кВт.

2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МНОГОКОВШОВЫХ ЭКСКАВАТОРОВ

Встатический расчет многоковшовых экскаваторов входит:

•определение устойчивости машины при различных ус­ ловиях её работы и передвижения;

•выбор массы противовеса;

•определение нагрузки на опоры;

•определение величины давления на грунт.

Статический расчет дает возможность определить все ос­ новные данные, необходимые для расчета рамы, поворотного и ходового устройства экскаватора. Кроме того, он позволяет проверить правильность размещения отдельных механизмов и узлов машины, а также правильность выбранных размеров опорной базы и опорного поворотного круга.

2.1. Общие условия устойчивости многоковшовых экскаваторов

Чтобы исключить возможность опрокидывания машины от­ носительно какой-либо опоры в любых условиях эксплуатации и монтажа, необходимо соблюдать определенное соотношение между моментами сил Мул, удерживающих машину от опроки­ дывания, и моментами сил Мопр, опрокидывающих её. Это соот­ ношение называется коэффициентом устойчивости Ку. Для мно­ гоковшовых экскаваторов значение Ку по нормам Гостехнадзора во всех случаях должно быть не меньше 1,3... 1,4.

При расчете устойчивости учитываются все действующие на машину внешние силы: ветер, инерционные нагрузки, укло­ ны и т.д. Устойчивость определяется для трех основных поло­ жений машины: рабочего, нерабочего и транспортного. В двух последних случаях принимается наибольшая сила ветра.

При расчете на устойчивость учитывается наклон экскава­ тора: для машин массой до 30 т - до 20°, массой от 31 до 100 т - до 15°, массой от 105 до 300 т - до 12°, массой от 310 до 600 т -

до 10°, массой от 620 до 1000 т - 8°, большей массы - 7°. Для машин вскрышного типа с большими рабочими размерами зна­ чения уклонов и подъемов снижаются соответственно до 15, 11, 9, 8, 6 и 5° Эти значения включают в себя и просадки ходового оборудования в мягких грунтах.

Направление силы ветра, действующего на экскаватор, при­ нимается горизонтальным. Значение этой силы определяется по формуле

Рш= ZFP,

где F - площадь экскаватора, перпендикулярная к давлению вет­ ра, м2; Р - ветровой напор, значение которого принимается по ГОСТ 1451-65: для нерабочего (транспортного) положения ма­ шины Р = 100...200 кгс/м2 в зависимости от местных мете­ орологических условий, степени защищенности от господст­ вующих ветров и высоты расположения над уровнем земли;

врабочем состоянии Р = 25...40 кгс/м2

2.2.Расчет устойчивости экскаватора продольного копания

(канавокопателя)

Опрокидывание экскаватора происходит вокруг точки А, находящейся под крайним по ходу машины колесом гусеницы (рис. 11, 12). Вследствие малых габаритных размеров канавоко­ пателей ветровой нагрузкой можно пренебречь.

Для рабочего положения канавокопателя (см. рис. 12) сум­ марное вертикальное давление на опорную поверхность

G = G0 + Gp + / ’sina,

где G0 - сила тяжести экскаватора с транспортером и грунтом

на нем, кгс; Gp - сила тяжести ковшовой рамы с грунтом в ков­

шах, кгс; Р, - суммарное усилие копания, кгс.

Влияние угла наклона ковшовой рамы на устойчивость ка­ навокопателя незначительно. Поэтому достаточно ограничиться средним из крайних возможных положений ковшовой рамы.

Координата равнодействующих вертикальных сил относи­ тельно точки опрокидывания А определяется следующим образом:

G0/w, - G pa-.fysina

где / - расстояние от точки приложения; Pt - до оси ведущей

звездочки машины.

Тогда условие устойчивости машины примет вид

Расчет устойчивости канавокопателя с роторным рабочим органом производится аналогично.

2.3. Расчет устойчивости и выбор противовеса для роторного экскаватора и экскаватора поперечного копания

Расчет устойчивости проводится для трех основных поло­ жений экскаватора (рис. 13, 14, 15).

На рис. 13 показано рабочее положение экскаватора при на­ личии силы резания Р, - со стороны ковшовой рамы. Нерабо­ чее, или транспортное, положение экскаватора изображено на рис. 14. Эти два положения должны быть проверены на устой­ чивость при действии ветра как со стороны ковшовой рамы, так и со стороны противовеса.

Рис. 13. Схема нагрузок для рабочего положения экскаватора

Рис. 14. Схема нагрузок для транспортного положения экскаватора

Третье положение является монтажным и имеет место при снятой или опущенной на землю раме и действии ветра со сто­ роны последней (см. рис. 15).

На рис. 13-15 приняты следующие обозначения:

G, - сила тяжести экскаватора с ковшовой рамой и противове­ сом; G2 - сила тяжести экскаватора без ковшовой рамы; ль пц, /ь,

т2- центры тяжести указанных частей относительно опор А и В,