Координаты пяты стрелы (высоту h ПС и радиус r ПС) определяют с учетом приведенных выше координат пяты стрелового гидроцилиндра и по условиям обеспечения подъема и опускания стрелы в соответствии с заданными технологическими размерами при указанных выше линейных размерах стрелового гидроцилиндра. Поскольку эти размеры на данной стадии расчетов еще не известны и могут быть определены при последующем расчете, в котором координаты пяты стрелы являются исходными, последними приходится задаться по формулам подобия:

и уточнить их после определения линейных размеров стрелового гидроцилиндра. По полученным размерам вычерчивают конструктивную схему базовой части экскаватора (рис.1).

2.2 Определение основных параметров ковша

Рис. 3. Схема размеров основного ковша

Ориентировочно массу ковша тк (т) принимают пропорциональной его вместимости q (м3):

где  - удельная масса (приходящаяся на единицу вместимости), принимаемая равной 0,9 т/м3.

Линейные размеры (м) основного ковша типа 02 (рис. 3) назначают в соответствии с действующим стандартом по формулам вида:

Значения коэффициентов пропорциональности k и свободных членов а приведены в табл. 2.

Таблица 2

Ширина ковша по внутреннему обмеру,

Радиус, описываемый при повороте ковша кромкой передней стенки, R

Радиус, описываемый при повороте ковша кромкой зуба,

Длина прямолинейной части передней стенки,

Радиусы закруглений корпуса,  и

2.3 Определение основных параметров рабочего оборудования

Из всех основных видов сменного рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов с гидравлическим приводом (обратной и прямой лопаты, грейфера, погрузочного ковша и т. д.) чаще всего применяют рабочее оборудование обратной лопаты. Этот вид рабочего оборудования характеризуется большим числом совмещаемых операций в цикле и более тяжелым нагруженном привода.

Для гидравлического экскаватора рабочее оборудование обратной лопаты следует считать расчетным видом оборудования, определяющим места крепления всех видов оборудования на поворотной платформе и мощность привода исполнительных механизмов.

Размеры элементов рабочего оборудования по длине должны соответствовать заданным предельным рабочим параметрам экскаватора - максимальной глубине копания НК и максимальной высоте выгрузки НВ при опущенной рукояти. Между НК и НВ существует зависимость:

где b = 0.85 м - ширина ковша, м;

kР = 1.26- коэффициент разрыхления грунта, задаётся в зависимости от категории грунта согласно таблицы. Hк =5.91 м, максимальная глубина копания, м. Определим длину стрелы lС, м:

где αС — угол поворота стрелы, αС = 94°.

Определим размер рукояти lР, м:

где Ki = 0.7645, коэффициент пропорциональности рукояти относительно массы экскаватора.

По найденным размерам  и , троят осевой профиль рабочей зоны

Рис. 4. Осевой профиль рабочей зоны

В процессе экскавации грунта надземная часть рабочей зоны может быть использована полностью, а подземная часть - только в пределах безопасной зоны, согласно СНиП ограниченной откосом безопасности не ближе 1 м (на уровне стоянки) от наиболее удаленной от оси вращения поворотной платформы точки опорного контура . Крутизна откоса безопасности зависит от вида разрабатываемого грунта и глубины копания. Абсциссу точки L - начала откоса безопасности на уровне стоянки экскаватора определим как

где а - расстояние от крайней точки опорного контура экскаватора до начала откоса, согласно СНиП принимаемое равным 1 м;

Bк=0.85 м – ширина ковша; lг – расчетная глубина копания

Рис. 5. Схема к определению параметров гидроцилиндра рукояти.

2.4 Выбор типоразмеров гидроцилиндров и их привязка

2.4.1 Выбор типоразмеров гидроцилиндра привода рукояти

Определим работу, затрачиваемую на преодоление сопротивлений грунта копанию рукоятью:

где К1 – удельное сопротивление грунта копанию, К1=220 кПа;

Кэ – коэффициент энергоемкости, Кэ=0.94;

q – вместимость ковша, q=0.4 м3;

lк=R1=1.2 м;

Hp=3.94 м – оптимальная глубина копания;

τ – угол наклона откоса безопасности к уровню стоянки экскаватора, τ=75˚30’

Для определения работы AG (кДж), затрачиваемой на преодоление сил тяжести рабочего оборудования и грунта в ковше, предварительно найдем силы тяжести ковша, рукояти с гидроцилиндром привода ковша, коромыслом и тягой, стрелы с гидроцилиндром привода рукояти и грунта в ковше.

Масса ковша mк (т) определена ранее, массы рукояти тр (т) и стрелы mс (т) определим приближенно по подобию с уже имеющимися экскаваторами как

где  - масса 1 п. м. металлоконструкции рукояти или стрелы, выбираемая из пределов = 0,08 ... 0,38 т/м при mэ= 6 ... 40. Принимаем = 0,24 т/м.

Массу грунта в ковше в начале (тгн, т) и в конце (mгв, т) прямолинейного участка ВС определим как:

где  - плотность грунта,  =1.9 т/м3;

V- объем грунта в ковше

Тогда

Определим силы тяжести рабочего оборудования.

Сила тяжести рукояти:

Сила тяжести стрелы:

Сила тяжести ковша:

Сила тяжести грунта в ковше в начале и в конце участка ВС:

С использованием полученных данных вычислим работу, затрачиваемую на преодоление сопротивления сил тяжести элементов рабочего оборудования и грунта в ковше на указанных перемещениях:

Полная работа, затрачиваемая на преодоление сопротивлений грунта копанию и подъему рабочего оборудования с грунтом, определится суммой:

Такую же работу, с учетом потерь на трение в кинематических парах, учитываемых коэффициентом полезного действия (КПД) механизма поворота рукояти, выполнит гидроцилиндр ее привода:

,

Приближенно указанный КПД можно определить как:

где  - КПД одного шарнира (для смазанных шарниров );

n - число шарниров (п = 3);  - механический КПД гидроцилиндра, учитывающий потери на трение в парах поршень - зеркало цилиндра и шток - накидная гайка ().

Тогда работа гидроцилиндра механизма поворота рукояти будет равна:

Представим работу  через параметры гидроцилиндра: перепад давлений рабочей жидкости в его полостях, принимаемый как среднее рабочее давление  (кПа); площадь F (м2) и ход поршня  (м). С учетом примерно 10% потерь при перемещении жидкости от насоса к гидроцилиндру среднее рабочее давление определится как:

, МПа

где  - среднее рабочее давление, развиваемое насосом, МПа. Для аксиально-поршневых насосов серии 223 = 32 МПа.

В пределах рассматриваемого перемещения рабочего оборудования ход поршня Ln используется лишь частично - Ln'. Предполагая перемещение поршня примерно пропорциональным синусу половины углового перемещения рукояти относительно стрелы, найдем:

, м

где ради сокращения записи в дальнейших расчетах обозначено:

где  и  - углы между кинематическими звеньями  и  соответственно в их нижнем и верхнем положениях (определяются непосредственным измерением по схеме рис. 5), =145˚ и =82.5˚

 - полное угловое перемещение рукояти, =105˚

Представим работу гидроцилиндра в виде:

, кДж

Произведение  есть рабочий объем гидроцилиндра  (м3) - его обобщенная характеристика. Тогда рабочий объем гидроцилиндра будет равен

, л

По этому параметру (отклонение в меньшую сторону не более 10%) предварительно выберем типоразмер гидроцилиндра (таб. 3).

Таблица 3

2.4.2 Выбор типоразмеров гидроцилиндра механизма поворота ковша

Механизм поворота ковша состоит из стойки (рукояти) 1 (рис. 6), ползунковой пары гильза гидроцилиндра - поршень со штоком 2, коромысла 3, тяги 4 и ведомого звена (ковша) 5.

Рис. 6. Конструктивная схема механизма поворота ковша

Не располагая исчерпывающими результатами исследований оптимальных отношений кинематических звеньев механизма, для расчета назначим их по подобию с существующими экскаваторными механизмами (в долях от длины ведомого звена  - расстояния между проушинами ковша, =0.35 м):

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7