Пояснительная записка (Повышение производительности одноковшового экскаватора модели ЭО-1222), страница 2

Выбор и расчёт основных параметров экскаватораГабаритные размеры экскаватора и рабочего оборудования ЭО-1222:Продольная база (опорная длина гусениц), высота гусеничного ходаи ширина гусеничной ленты, м:Б  1,1 m1 3 ; H x  0,3m1 3 ; вл  0, 22m1 3 , [3]где(1)m =9,9 - масса экскаватора, т.Б  1,13 28  3,34 м; Н Х  0,33 28  0,91м; в Л  0,22 3 28  0,67 м .Ширину В, м, гусеничного хода рекомендуется принимать взависимости от продольной базы Б:В  Б /(1, 2...1, 25) , [3](2)В3,34 2,67 м .1,2Радиус Rx, м, хвостовой части поворотной платформы определяют изусловия незадевания платформой отвала грунта, основание которогоудалено от опорного контура машины на расстояние lот  500...700 мм .В этом случае:Rx  0,5Б  lот  ( H x  )ctg 45 , [3](3)RX  0,5  3,34  0,6  ( 0,91  0,2 )ctg 45  3,38 м .где   150...250мм - просвет (зазор) между гусеницей и поворотнойплатформой.Диаметр опорно-поворотного круга D, м:DОПК  0,55m1 3 , [3]DОПК  0,553 28  1,67 м .Массы узлов проектируемого экскаватора:- платформапртплтплэ пр 17920т 9900  4805,00кг .36921тэ- стрелапрстртэтстртэт пр 45309900  1214,00кг .36921- рукоятьтпррукт эруктэт пр 17209900  461,200 кг .36921(4)- ковшпртковшпртковш1590т пр 9900  426,00кг .э36921т- ходовая частьт хчпр т хчэ пр 11790т 9900  3161,00кг .36921тэМасса проектируемого экскаваторат пр  4805 1214 461 426  3161 9858 кг.Модернизированный ковш навешивается на рабочее оборудованиеэкскаватора, параметры которого приведены в табл.

4 и показаны на рис. 3.Таблица 4 - Параметры механизмов привода рабочего оборудования№Условно ЕдМеханизмы приводаеиобознач ниц стрелы рукояти ковшае-ниеаПараметр1Длина радиуса коромыслаρм2,020,881,1Углы отклонения радиуса2коромысла от осинеподвижного звена вкрайних положениях штокаφнград35,9317,5337,073Полный угол поворотаведомого звенаφоград87,571301094Длина неподвижного звенаℓм0,812,872,76γн,град70,66535,5474,66565Углы давления5γк6Угол установкинеподвижного звенаβград42,1117,4710Угол отклонения радиуса7коромысла от оси ведомогозвенаλград31,821023,512Характеристика гидроцилидра:8диаметр поршняDмм9090125диаметр штокаdмм505065ход поршняSмм112016001600наименьшая длинаSнмм144020502,05наибольшая длинаSкмм256036503,65ℓс, ℓр, Rмм6300340013309Длина стрелы, рукояти ирадиус ковша2.4. Расчет основных параметров ковшаМодернизированный ковш повышенной планировочной способностинавешивается на рабочее оборудование экскаватора (прототипом которогоявляется ЭО-4224) как комплект спаренного оборудования, в составкоторого входит: базовая машина, механизмы управления, стрела, рукоятьи ковш.

Причем ковш, оснащен ножевой системой (по примеру отвальныхрабочих органов), рыхлительным оборудованием и отвальнойповерхностью.2.4.1. Определение рациональных параметров ковшаОсновные параметры строительных экскаваторов регламентированыГОСТ 17383-83. Размеры ковша с полукруглой кромкой находятся последующим формулам:Емкость ковша:V = BHL, [3](5)в  1,7q1 3  0,5 , [3](6)где B - длина ковша, м:В  1,73 1,0  1,7 мH - высота ковша, м:Н = 885 3 V , [3](7)Н  885  3 1,0  885 ммL – ширина ковша, м:Lo = 770 3 V , [3]Lo = 770 3 1,0 =770 ммВысота задней стенки ковша:(8)Н1 = 1000 3 V , [3](9)Н1 = 1000 3 1,0 =1000 ммВысота ковша с крепежным элементом:H3=1140 3 V , [3](10)H3=1140 3 1,0 =1,14 мРадиус криволинейной поверхности ковша:Ro = 0,5В, [3](11)Ro = 0,5·1,7=0,85 м,RK = Ro + So, [3](12)RK = 0,85 + 0,04=0,89 м,Радиус ковша, т.е.

расстояние между осью шарнира крепления ковшак рукояти и ножом, м:R  1, 25  q1 3  0, 25 , [3](13)R  1,053 1,0  1,05 мгдеq - вместимость ковша проектируемого экскаватора, м3.Толщина днища ковша:So = 37 3 V , [3](14)So = 37 3 1,0  37 мм.Схематическое обозначение размеров ковша представлено на рис. 4.Полученные размеры были сопоставлены с современными образцамиковшей экскаваторов, а также с размерами, указанными в ГОСТе.Рисунок 4 - Основные размеры ковшей обратной лопаты с полукруглойрежущей кромкойДалее в соответствии с принятыми принципиальными решениями поконструкцииэкскаваторногорабочегоорганаориентировочнобылаопределена обеспеченная минимальная масса металлоконструкции ковша:m = (0,6…1,7) V, [3](15)m = 0,63×1,0=630 кг.Особенности расчета ковшаМаксимальные напряжения от изгиба в козырьке ковшаориентировочно находят по соотношению:σ из= Ммакс/W, [3]Здесь(16)максимальное напорноеусилие, полученное в ранее проведенных расчетах; b – ширина ковша; п –число болтов, крепящих зубья к козырьку; d – диаметр болта; t – толщинакозырька.Усилие копания рассчитывается по формуле:(17)где К – удельное сопротивление грунта копанию, равное прииспользовании ковшей с зубьями 160...

180 кПа для легких грунтов,250...260 кПа для средних и 320...350 кПа для тяжелых; при полукруглойрежущей кромке значение К уменьшается на 15...25 %; q – вместимостьковша геометрическая, м3;Нн - высота напорного вала, м; Кр –коэффициент разрыхления грунта.Угол резания.Основываясь на теоретических данных, примем, для уменьшения силсопротивления копанию угол резания режущей кромки коша  р =45о.Таблица 5 - Параметры модернизированного экскаваторного ковшаШирина ковша, мм17702Высота ковша, мм.8853Длина ковша, мм.17004Радиус ковша, мм.10505Угол резания кромки ковша, град.456Угол резания зубьев ковша, град.457Количество зубьев, шт.48Масса ковша, т.0,632.4.2. Определение рациональных размеров отвальной поверхности1. Определим касательную составляющую сопротивления грунтакопание - P01 (Н) определяем по формуле [10]:P01 гдеK r  qK  K H, [3]K p  RKK r - удельное сопротивление грунта копанию, по данным прикопании немерзлых грунтов ІІІ группы, типа - суглинок, ковшомK r  14 10 4 Hм2;q K - емкость ковша, м3;(18)К р - коэффициент рыхления грунта, для мерзлых грунтов, К р  1,1[13].Все ковша с грунтом  K  r (Н) определяем по формуле: K  r   К   r  K M  qK  q  r  qK  K HKp q , [3](19)где  K ,  r - соответственно вес ковша и грунта в ковше, Н;q - ускорение свободного падения, q  9 ,81 мс2;К М - удельная материалоемкость ковша, К М  800 кгм3[6]; r - плотность грунта, для немерзлого грунта III группы типа суглинок  r  1700 кгм3[13];К Н - коэффициент наполнения ковша, принимаем К Н  1,0 .14  10 4  1,0  1,0P01  10626 Н.1,7  9,32.

Длину отвальной поверхности L принимаем равной ширинековша.Принимаем: L  1710 мм.3. Высоту отвальной поверхности определяют в зависимости отконструктивных параметров ковша и уточним их методом расчета наосновании существующих показаний усилий развиваемых базовоймашиной, мм:H  500  3 0 ,1  TT  0 ,5  TT  500  3 0 ,1  10626  0 ,5  10626  1025 мм(20)Принимаем: H  1025 мм .Рисунок 5 - Модернизированная конструкция ковша экскаватора4.

Определим конструктивные параметры методом построения инахождения неизвестной графо-аналитически.Построение профиля выполняется в соответствии с рис. 6,следующим образом. Из точки О (начало координат) проводят прямую О-Апод углом  и прямую О-Б под углом  к оси абсцисс. Точка Аполучается в результате пересечения прямой О-А с горизонталью,проведенной на расстоянии Н от оси абсцисс, а точка Б лежит нарасстоянии а от точки О. Из точки А проводится прямая под угломопрокидывания  , являющаяся касательной к профилю отвала в этойточке. Перпендикуляр к этой касательной АО пересекается сперпендикуляром к касательной ОБ в центре профиля отвала О1 , откударадиусом О1 А= О1 Б=R может быть очерчен профиль криволинейной частиотвала.Рисунок 6 - Профиль отвальной поверхностиПринимаем   50 ,   75 .5.

Постоянный радиус кривизны, ммR  ( 0 ,8...0 ,9 )  Н  0 ,85  1025  1000 мм(21)6. Угол наклона криволинейной части профиля получаем из условия,2   1      180 ,следовательно 2   1  50  70  180 ,180   50  70 80 .тогда  1 27. Угол наклона криволинейной части профиля получаем поформуле(22)H  a  sin   , градHctgacos 1  arctg (23)1154  200  sin 50  89 ,95  92 1154  ctg75  200  cos 50  1  arctg Опираясьнаграфическиепостроенияиконструктивныеособенности, принимаем  1  92 .Толщина лобового листа определяется ориентировочно взависимости отноминального тягового усилия.Рисунок 7 - Схема отвальной поверхности с основными габаритнымиразмерамиКонструкция отвальной поверхностиОтвальная поверхность выполнена из листовой стали М9Г2С с ребрамижесткости.Ширина листа была принята с учетом обеспечения приростаперемещаемой призмы(и возможностивыполнять планировочныеработы) в среднем на50%, а также предварительного прочностного расчета.Толщина листа принята равной 20мм.Остальные конструктивные параметры подбираем путем проведенияграфо-аналитического метода, основанного на построении конструкции инахождении ее параметров во время вычерчивания имеющихся параметровконструкции.

В результате построения была выбрана и обоснованаконструкция отвальной поверхности приведенной на рис. 8.Конструктивныепараметрыковшаповерхностью представлены в табл. 3.2.оснащенногоотвальнойРисунок 8 - Отвальная поверхностьТаблица 6 - Параметры модернизированного экскаваторного ковша сотвальной поверхностью1 Ширина ковша с отвальной поверхностью:13502 Высота ковша с отвальной поверхностью, мм13003 Длина ковша с отвальной поверхностью, мм17104 Радиус кривизны лобовой поверхности, мм9005 Угол резания, град456 Масса ковша с отвальной поверхностью, т0,9Общий вид рабочего органа с отвальной поверхность приведен на рис.9.Рисунок 9 - Ковш, оснащенный отвальной поверхностью2.4.3.

Расчет рыхлительного элемента планировочного ковшаК основным параметрам рыхлителя относятся: максимальнаяглубина разработки грунта Н; ширина В ; угол взаимодействияразрабатываемого грунта  ; расстояние от нижней точки рамы до опорнойповерхности при максимальной глубине разработки грунта Н; задний уголвъезда  (рис. 10).Рисунок 10 - Схема рыхлительного элемента1. Определим вертикальную составляющую усилия разработки RHопределяют по горизонтальной составляющей Rr и углу взаимодействия:RH  Rr ctg   1   442ctg  450  550   80,36 Н(24)где  - угол взаимодействия первой секции, град;   300  450 ;1 - угол трения грунта по материалу наконечника рыхлителя, ( 3 , табл.3) 1  550Горизонтальная составляющая усилия разрыхления равна:Rr  h12 P  0, 482 1920  442 кН,(25)где h1 - глубина зоны развала м, см.

рис. 2.1 ; P - предел прочности грунта при растяжении Н/м2 , ( 3 , табл. 1)Глубина развала определяется из зависимости:h1  KH  0,8  0,6  0, 48 м,(26)где K - коэффициент расширения боковой части прорези, K = 0,6-0,8.2. Угол взаимодействия с грунтом многосекционного рыхлителя.Угол разработки грунта выбирают исходя из условий обеспеченияпрочности ножа рыхлителя и удовлетворительного заднего угла рыхления.Рекомендуется принимать с   300  450 , при заднем угле рыхления не00менее 7  8 .