Вариант многоковшового погрузчика. Часть 1 (1192110), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Начастицу, помимо силы веса, действует также центробежная сила Fц, Н.Движение частицы на лоток начнется в том случае, если радиальнаяИзм. Лист № докум. Подпись ДатаКТ13-НТК(БТ)ПМ-537Лист39составляющая разложения силы веса будет больше центробежной силы.Проведя анализ действующих сил, получается выражение для угловзапорного секторазс2зси сектора разгрузкиarccosRзс2рg,лс,рад:2 arccosрсRзсg2р,(2.4)где Rзс – радиус внешней поверхности запорного сектора, м.Фактическая разгрузка ковша начинается с углом запаздывания=0,12 – 0,30 рад (7 - 17°), который зависит от крупности частиц грунта, егохарактеристик, конструкции ковшей ротора. При расчете угла сектораразгрузки анализируются также траектории полета частиц с учетомдополнительного наклона стрелы ротора.
Уголрсдолжен быть достаточным,чтобы не происходило перебрасывание частиц впереди ротора. Практически,для большинства случаев принимаетсяВажнейшимпараметромрсковша= 1,05 – 2,10 рад (60 – 120°).являетсяемкость.Стремлениеуменьшить поверхность, на которую может налипать грунт, заставляетвыполнять продольный профиль днища ковша криволинейным [4].Увеличение длины ковша требует увеличения шага ковшей, ухудшенияусловий их разгрузки и наполнения и повышает уплотнение грунта в ковше.Увеличение ширины ковша улучшает условия его разгрузки и заполнения, нов то же время резко повышает вес рабочего оборудования. Увеличениевысоты ковша повышает необходимый крутящий момент на роторе инагрузку на крепление ковша.Боковые стенки ковшей выполняют чаще наклонными наружу, чтоулучшает условия разгрузки, чтобы уменьшить спрессование грунта в ковше.Боковая часть режущей кромки ковша выполняется либо радиальной,либо наклонной вперед под углом β или назад под углом β1.
Наклон боковыхкромок ковша вперед способствует снижению энергоемкости копания.Наклон боковых кромок ковша назад также способствует снижениюэнергоемкости и уменьшает пики нагрузок при врезании ковша в забой, аИзм. Лист № докум. Подпись ДатаКТ13-НТК(БТ)ПМ-537Лист40главное − обеспечивает соответствие формы ковша его лучшему наполнениюпри меньшей теоретической емкости.Разгрузка осуществляется гравитационным способом.
Так как угловоеположение стрелы ротора в вертикальной плоскости изменяется взначительных пределах, до 34°, то конструкция ротора имеет подвижныйзапорный сектор, который сохраняет постоянное положение независимо отугла наклона стрелы.Наибольшая нагрузка на ротор может возникнуть при разработкепрямоугольной пионерной траншеи, так как при этом наблюдаетсяэнергоемкий процесс блокированного резания грунта передней и боковымикромками ковшей. В остальных случаях происходит полублокированноерезание грунта передней и одной из боковых кромок. Определимгеометрические параметры ротора, его производительность, действующиесилы и энергетические параметры по методике для этого расчетного случая.Размеры ковшей (рисунок 2.2, г) ротора рекомендуется определять поформулам: bк 0,9 Bт , hк (0,5 0,6) Bт , lк (0,4 0,6)tк (bк, hк, lк и tк –соответственно, ширина, высота и длина ковша и шаг расположения ковшей,м).
В случае конструкции ротора с расположением его привода по центрудиаметр ротора Dр по концам ковшей должен быть достаточным, чтобыгарантировать зазор между нижней частью привода и грунтом, иначе говоря,радиус ротора Rр, м должен быть больше глубины траншеи Hт (см. рисунок2.2, а).Так как bк 0, 6 м, то hк 0,33 м, tк = πRα/180°=0,92 м, тогда lк0,55 м,тогда емкость ковша qк = 0,11 м3.Техническая производительность ротора по грунту с учетом егоразрыхления и наполнения ковшей, м3/ч:Пр1800qк Z крKрKн,(2.5)где qк – емкость ковша, м3 (qк = 0,11 м3 – для ротора погрузчика); Zк – числоковшей (Zк = 12); Kн – коэффициент наполнения ковшей грунтом (Kн = 0,7);Kр – коэффициент разрыхления грунта при копании (Kр = 1,26 – в среднем).Изм. Лист № докум. Подпись ДатаКТ13-НТК(БТ)ПМ-537Лист41ТогдаПр 18000,11 12 1, 2 0,73,14 1, 26505Далее определяется рабочая скорость движения машины, м/ч:Vм1800Vм 1800qк Z крKнBт H т K р.0,11 12 1, 2 0,73,14 0,67 1 1, 26(2.6)752,9Для расчета прочности ротора и параметров привода вращения истрелы необходимо определить силы, действующие на ротор при копании.
Вконтакте режущих кромок и грунта, согласно теории резания грунтов,рассматриваются силы, кН: P01 – касательная к траектории копания; P02 –действующая нормально к линии действия касательной силы; P03 –действующая перпендикулярно к плоскости рабочего органа и возникающаяприпоперечномкопании.Дляанализируемогослучаяразработкипрямоугольной траншеи на режущие кромки действуют расчетные силы P01 иP02.Рисунок 2.3 − Расчетная схема к определению усилий копаниямногоковшового ротораИзм. Лист № докум.
Подпись ДатаКТ13-НТК(БТ)ПМ-537Лист42Так как максимальное усилие копания действует на ковш, выходящийиз траншеи (рисунок 2.3). Его величина, кН:P01k1 Bт S п sin0,(2.7)где k1 – удельный коэффициент сопротивления резанию при проходепрямоугольнойтраншеи,кН/м2;–Sпподачароторапоследовательного выхода из забоя двух зубьев, м;завремя– максимальный0центральный угол поворота ковша в забое, рад. Принимается k1 = 420 – 450кН/м2 (в среднем 435 кН/м2) – для грунтов средней крепости.Подача ротора за время выхода последовательных ковшей из забоя:2 VмZк рSпSп(2.8)2 3,14 0, 210,09212 1, 2Центральный угол выхода ковша из забоя, рад:0arccos0arccosDр2HDр.(2.9)3,5 2 11,13.3,5Суммарное касательное усилие, действующее на все зубья ковшей,находящихся в забое, кН и составляющая крутящего момента, кНм:NPкk1 Bт S пsin(0ii 0где) и MкPкDр2,– центральный угол между двумя смежными ковшами,(2.10)= 2 /Zк,рад; i = 0, 1, …, N – номера ковшей в забое, начиная от самого верхнего икончая пересекшим вертикальную плоскость сечения траншеи.6Pк435 0, 67 0, 092sin(1,13 1 0,52) 4, 63i 0Изм.
Лист № докум. Подпись ДатаКТ13-НТК(БТ)ПМ-537Лист43ТогдаMк4, 633,528,1При разработке траншеи энергия затрачивается на подъем грунта доверхнего уровня. При подъеме совершается работа по преодолению силтяжести в потенциальном поле, всегда направленных вертикально, поэтомумощность привода, необходимая для подъема грунта, кВт:Пт g (H т H п ),3,6 106Nпгде(2.11)– плотность грунта в траншее ( = 1700 кг/м3); Hп – высота подъемагрунта относительно уровня верха траншеи, м.Nп505 1700 9,81(1 2,5)3,6 1068, 2В рабочем процессе энергия также расходуется на трение грунта,находящегося в ковшах по запорному сектору.
Однако этот расход непревышает 2 – 3 % общего расхода энергии, поэтому может не приниматься врасчет [4]. Тогда требуемая мощность привода вращения, кВт:N двгде(M крNп ) / ,– кпд передачи вращения ротора, в среднемN дв(2.12)= 0,7 – 0,9.(8,1 1, 2 8, 2) / 0,85 21,1По известным формулам технической механики можно определить всеостальные параметры привода.2.3 Компоновка и расчет конструкции стрелыБалка может быть изготовлена из фасонного проката (рисунок 2.4, а),из трубы, прямоугольной или круглой (рисунок 2.4, б) или иметь составноесечение, сваренное из плоских или гнутых листов (рисунок 2.4, в-е)Изм.
Лист № докум. Подпись ДатаКТ13-НТК(БТ)ПМ-537Лист44Составные сечения используются в тех случаях, когда несущей способностипростого прокатного профиля недостаточно. В основном используютсясоставные балки двутаврового или коробчатого сечения (рисунок 2.5),состоящие из поясов 1, стенок 2, а также дополнительных элементов,обеспечивающих неизменяемость ее сечения − поперечных ребер 3 идиафрагм4.Дляповышенияустойчивостистенокипоясовпринеобходимости устанавливают продольные ребра [5].Рисунок 2.4 − Схемы поперечных сечений балокДвутавровые балки используют в тех случаях, когда изгибающиймомент Мz пренебрежимо мал по сравнению с моментом Мy и отсутствуеткрутящий момент. Если изгибающие моменты Мy и Мz соизмеримы илибалка загружена существенным крутящим моментом, то применяюткоробчатые или трубчатые сечения.Рисунок 2.5 − Схемы составных балок двутаврового (а) и коробчатого(б) сеченийИзм.
Лист № докум. Подпись ДатаКТ13-НТК(БТ)ПМ-537Лист45Сварные стыки листов, образующих пояса и стенки балки, не должнырасполагаться в одном сечении. Они должны быть смещены относительнодруг друга не менее чем на 150 − 200 мм. В конструкциях, работающих наоткрытом воздухе, следует по возможности избегать карманов, желобов иниш, в которых скапливаются грязь и влага, так как это существенноповышает скорость местной коррозии.
Все поверхности должны бытьдоступны для окраски. В балках замкнутого сечения должны бытьпредусмотрены отверстия диаметром не менее 20 мм для слива воды инакопившегося конденсата.Параметры сечения балки должны обеспечивать выполнение условийработоспособности, долговечности и жесткости. Проектирование балокосуществляется по следующей примерной схеме.1. Выбирается тип сечения и производится его компоновка исходя изопыта проектирования и известных конструктивных и технологическихрекомендаций.
Соотношение ширины и высоты балки для стрелымногоковшового погрузчика, в зависимости от соотношения изгибающихмоментов Мy и Мz принимается равным b/h = 0,4 − 1,4. Ширина коробчатыхбалок для обеспечения возможности приварки диафрагм должна составлятьне менее 300 − 350 мм.Высоту балки назначают предварительно с учетом требованийкомпоновки механизмов, условий жесткости для конкретного вида конструкций и, если масса балки составляет существенную часть массыконструкции, − с учетом условия минимальной массы. Если балка восновном загружается изгибом в вертикальной плоскости, то толщину стенкизадают по возможности минимальной на основании опыта проектированияданных конструкций, но не менее 6-8 мм; для особо легких и компактныхконструкций возможная толщина стенки 4 мм.В коробчатых балках устраивают поясные свесы шириной u для того,чтобы разместить продольный угловой шов [5].Изм.
Лист № докум. Подпись ДатаКТ13-НТК(БТ)ПМ-537Лист462.4 Расчет механизма подъема стрелыСтрела многоковшового погрузчика шарнирно закреплена на рамебазового шасси. Исполнительными механизмами подъема стрелы вверх ивниз относительно горизонтальной оси (т.е. поворота стрелы относительношарнира крепления) являются два гидроцилиндра двухстороннего действия.Усилие, действующее на гидроцилиндры, зависит от кинематическойсхемы грузоподъемника и взаимного расположения его основных узлов(рисунок 2.6) [6].Рисунок 2.6 − Схема действия сил в механизме подъемагде Gр − вес ротора (Gр =35 кН) Gс − вес стрелы (=230 кН) Gп.с. - весповоротной стрелы (60 кН); Sц − усилие по штокам гидроцилиндров, кН.Тогда, опуская вычисления, получимДиаметр штока гидроцилиндра подъема стрелы определяется поформуле, полученной из физического смысла определения давления.Давление – отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, кплощади этой поверхности (1 Па = 1 Н/1 м2).
Здесь силой является расчетноеусилие на плунжере гидроцилиндра, а площадью - торцевая площадьплунжера [6].Изм. Лист № докум. Подпись ДатаКТ13-НТК(БТ)ПМ-537Лист47Отсюда диаметр:dгдеz–число1,13Sцz( pp)гидроцилиндров,2п,(2.13)работающиходновременно,принимается в соответствии с аналогом (z=2); p – рабочее давление всистеме, МПа (20 МПа);p – потери давления (суммарное сопротивление) внапорной линии от насоса до цилиндра, МПа (механический КПД гидроцилиндра;n≈p 2,0 МПа);≈ 0,95 –0,94 – КПД пары шарнирныхподшипников с густой смазкой.d 1,132(20 106215333,32, 0 106 )0,95 0,94 20, 095 мм.Тогда по ГОСТ 12447-80 принимаем гидроцилиндр d=100 мм.Ход штока принимаем половине максимальной высоты подъёма груза[6].2.5 Расчет оси крепления ротора на срезВ проектируемой конструкции одним из наиболее нагруженныхэлементов является ось крепления ротора к стреле погрузчика: диаметр оси144 мм, сила, действующая на ось 35000 Н, материал оси − сталь 45,допускаемое напряжение при срезе стали 45 − 150 МПа.Из условия прочности на срез определяем диаметр оси,где F − сила действующая ось, F =35000 Н; Асм − площадь среза, м2;(2.14)−допускаемое напряжение при срезе, Н/мм2.Изм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
