диплом (Модернизация рабочего органа одноковшового экскаватора), страница 6

Конструктивно представляет собой2.пару шестерня-рейка. С концов рейки установлены элементы выводящие ееиз зацепления с шестерней. В течение половины цикла рейка взводит пружину, затем выходит из зацепления, и за счет энергии, накопленной пружиной,возвращается в исходное положение. Конструктивно более сложен, чем вибропривод, кроме того, также сложнореализуем за счет осевого расположениядвигателя.

Очевидным плюсом является пилообразный режим движенияударника (плавный взвод пружины, затем резкая разрядка).ЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ43Осевая пара ролик-кулачок. Конструктивно представляет собой3.ролик, имеющий 2 степени свободы, приводимый двигателем (вращение относительно собственной оси, эксцентричное вращение относительно осидвигателя), сопряженный с кулачком с переменной вывсотой профиля в осевом направлении, имеющий только 1 степень свободы (перемещение вдольоси).

При сопряжении элементов получаем преобразование вращательногодвижения вала двигателя в возвратно-поступательное движение кулачка. Приэтом закон движения кулачка задается только геометрической конфигурацией его рабочей поверхности. В сочетании с подпружиненными инерционными блоками (гирями), получаем наиболее оптимальный вариант. Режим движения ударника пилообразный, расположение механизма осевое, нагрузка надвигатель относительно равномерная.

Несмотря на конструктивную сложность, принимаем к дальнейшей разработке этот вариант.В процессе работы над проектом, была разработана следующая конструкция ударного зуба (рисунки 2.3.-2.5.)Рисунок 2.3. Общий вид разработанного ударного зубаЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ44Рисунок 2.4. Конструкция разработанного ударного зуба (продольноевертикальное сечение)Рисунок 2.5.

Конструкция разработанного ударного зуба (продольноегоризонтальное сечение)ЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ45Конструктивно, разработанный ударный зуб состоит из геометрическисоответствующего оригинальному литому зубу, корпуса, внутри которого наподпружиненных осях установлен ударник из стали с высокими физикомеханическими характеристиками по восприятию ударных нагрузок. Конструкция подпружиненного подвеса ударника показана на рисунке 2.6., общийвид ударника – на рисунке 2.7.Рисунок 2.6. Конструкция пружинного подвеса ударникаРисунок 2.7.

Общий виз ударникаУдарник установлен внутри корпуса на двух осях. При этом в корпусеЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ46они установлены жестко, а в ударнике, за счет овальных отверстий, имеютвозможность горизонтального перемещения на 5 мм. Ударник также имеетпроточки большего диаметра на обоих отверстиях с обеих сторон. Эти проточки предназначены для фиксирующих шайб, и сделаны с учетом увеличения диаметра шайб при установке осей.

Кроме того, ударник снабжен выфрезерованным в горизонтальной плоскости пазом. для узтановки подпружиненного языка. Оси имеют направление установки, определяемое конфигурациейпроточек – с передней стороны оси проточки имеют фаску, с задней плоскость проточки перпендикулярна оси. Сборка узла производится следующимобразом: в паз ударника вставляется сборка из упорного сегмента, двух пружин и языка, с одной стороны снабженного фаской, равной диаметру оси. Затем в соответствующие проточки вставляются фиксирующие шайбы. Всясборка вставляется в корпус до совмещения отверстий ударника и корпуса.Со стороны фаски на языке, в отверстия корпуса, соответствующей сторонойвставляются оси.

Каждая ось при установке раздвигает свою пару фиксирующих шайб до их установки в соответствующие проточки. После этогоузел разбирается только выбиванием осей в направлении, противоположномнаправлению установки. Таким образом, после сборки ударник, под действием пружин стремится занять максимально правое по рисунку положение(втянутое). При этом ударник может перемещаться влево на 5 мм.Рассмотрим конструкцию и работу ударного механизма. В хвостовойчасти корпуса имеются три отверстия, при этом центральное выполнено ступенчатым, боковые гладкими (см рисунок 2.8.)ЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ47Рисунок 2.8.

Вид корпуса со стороны хвостовикаУдарный механизм состоит из неподвижно закрепленных внутри корпуса, при помощи винтов, подшипниковой втулки и задней крышки К заднейкрышке винтами крепится электродвигатель. В подшипниковую втулку сзадней стороны устанавливается роликовый радиально-упорный подшипник.В подшипник устанавливается вал, задний конец которого, посредством двухсегментных шпонок, сопряжен с валом двигателя. Вал имеет две лыски иперпендикулярное им резьбовое отверстие. На вал, посредством оправок ивинтов, завинчиваемых в резьбовое отверстие вала, устанавливаются игольчато-роликовые радиальные подшипники. Кроме этого внутрь корпуса устанавливается сборка из двух гирь, объединяющего их коромысла, и закрепленного на нем кулачка.

Вся сборка имеет одну степень свободы – линейноеперемещение вдоль оси хвостовика. Кулачок представляет собой втулку изизносостойкой стали , устанавливаемую центральным отверстием на вал, акриволинейной рабочей поверхностью сопрягаемую с наружными кольцамиигольчатых подшипников. Расстояние между крайними точками проекциирабочей поверхности на центральную ось, составляет 10 мм. Общий вид кулачка показан на рисунке 2.9.ЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ48Рисунок 2.9. Общий вид кулачкаВ передней части гирь устанавливается вкладыш.

Между вкладышем ипередней стороной подшипниковой втулки устанавливается рабочая пружина. В задней крышке установлены изолирующие пластиковые втулки длягерметизации узла при монтаже силовой проводки.Работает узел следующим образом. В исходном положении ролики подшипников, попадая в соответствующие проточки кулачка, заставляют его занять нижнее положение.

При этом рабочая пружина, находясь в предварительно напряженном состоянии, перемещает гири в нижнее положение. Гири,в свою очередь, упираясь в заднюю поверхность ударника, заставляют егозанять крайнее левое положение. При подаче напряжения на электродвигатель происходит следующее. Крутящий момент через сегментные шпонкипередается на вал. Подшипники, эксцентрично установленные на валу, поворачиваются вокруг центральной оси вала. При повороте вала на угол порядка120 , за счет криволинейной поверхности кулачка, и отсутствия у него соответствующей степени свободы (поворота относительно центральной оси),кулачок, сдвигается вправо на 10 мм, увлекая за собой коромысло, гири ивкладыш, и сжимая рабочую пружину.

При этом ударник, под действиемвозвратных пружин, занимает правое (втянутое) положение, а между ударнойстороной гирь и задней частью хвостовика образуется зазор около 5 мм. Придальнейшем повороте вала, кулачок занимает положение, симметричное исЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ49ходному (поворот вала 180 ), заставляя гири, под действием рабочей пружины, ударить по задней части ударника.

Ударник, при этом, в свою очередь,резко смещается влево на 5 мм, передавая кинетическую энергию гирь и потенциальную энергию рабочей пружины, разрабатываемому грунту, разрушая его.2.3.Технические расчетыВ соответствии с поставленной задачей, целью проектирования являетсяразработка устройства, позволяющего расширить диапазон примененияимеющейся техники, а также повысить эффективность разработки грунта. Впроцессе расчета необходимо численно определить увеличение эффективности разработки грунта, определить увеличение производительности по отношению к модельным условиям, а также рассчитать наиболее нагруженныеэлементы конструкции на прочность.В настоящее время одновременно существует насколько теорий резаниягрунтов, позволяющих с достаточной степенью достоверности рассчитатьпараметры резания грунта в достаточно широких пределах.

Однако большинство этих теорий не имеют под собой элемента моделирования процесса,опираясь только на эмпирические данные, то есть на выявление параметров,оказывающих влияние на рассчитываемую величину, а затем определениестепени влияния (показателя степени) и множащего коэффициента. в 2009году в МАДИ была предпринята попытка полностью смоделировать процессрезания грунта в абсолютных, а не численных единицах. Результатом этойпопытки стало появление трех новых теорий резания, отличающихся степенью погрешности, количеством значащих факторов и объемом вычислений исложностью математического аппарата. В расчетном разделе настоящего дипломного проекта воспользуемся выдержками из упрощенной теории резания МАДИ.ЛистИзм.Лист№ докум.ИПодписьДатаВКР 0.00.000 ПЗ50Задачей расчета является определение повышения эффективности разработки грунтов при использовании разрабатываемого ударного зубарыхлителя.

Смоделируем процесс разработки твердых, скальных, или мерзлых грунтов, а точнее, процесс погружения зуба-рыхлителя в грунт. Расчетная схема представлена на рисунке 2.10.Рисунок 2.10. Расчетная схемаПри проникновении зуба в тело грунта, он преодолевает следующие сопротивления:Сопротивление лобовой (фронтальной) грани зуба, вызывается сопротивлением частиц грунта вынужденному взаимному перемещению в связи свнедрением в тело грунта зуба. Сопротивление прилагается по линии контакта зуба и тела грунта. Сопротивление можно определить по формуле:прл(2.1.)где B – ширина зубаHпрл – приведенная высота лобовой грани зуба- коэффициент удельного сопротивления пенетрацииСопротивление грунта разлому, вызывается сопротивлением частицгрунта относительному поперечному сдвигу при увеличении разлома припроникновении зуба в тело грунта.