ПЗ (1209368), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

и датаВзам. инв.№Инв. № дубл.Подп. и дата8φнЛистДП 23.05.01.01.00.00 ПЗИзм Лист№ докум.Подп.Дата292. ОБЩИЙ РАСЧЕТ ЭКСКАВАТОРА, ОСНАЩЕННОГО КОВШОМПОВЫШЕННОЙ ПЛАНИРОВОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ.При проектировании рабочего оборудование на базе строительногогидравлического экскаватора 4-й размерной группы, будем руководствуемсятем фактом, что основные узлы: ходовая часть, силовая установка, поворотнаяплатформа, стрела, рукоять, элементы управления стрелой и рукоятью должныбыть очень близкими к прототипу.Наиболеераспространеннымвстроительствеодноковшовымэкскаватором является экскаватор ЭО-4224 (рис. 2.1) со следующимиосновными техническими данными:Рис.

2.1 Прототип - экскаватор ЭО-4224.2.1.Определениелинейныхимассовыххарактеристикпроектируемого ЭО.Габаритные размеры экскаватора и рабочего оборудования ЭО-4224:Продольная база (опорная длина гусениц), высота гусеничного хода и ширинагусеничной ленты, м:Б  1,1  m1 3 ; H x  0,3m1 3 ; вл  0, 22m1 3 ,(2.1)Б  1,13 28  3,34 м; Н Х  0,33 28  0,91м; в Л  0,223 28  0,67 м ;где m =28 - масса экскаватора, т.Ширину В гусеничного хода рекомендуется принимать в зависимости отпродольной базы Б:В  Б /(1, 2...1, 25) ,В(2.2)3,34 2,67 м1,2Радиус Rx хвостовой части поворотной платформы определяют изусловия незадевания платформой отвала грунта, основание которого удалено отопорного контура машины на расстояние lот  500...700мм .В этом случаеRx  0,5Б  lот  (H x   )ctg 45 ,(2.3)R X  0,5  3,34  0,6  (0,91  0,2)ctg 45  3,38 мгде   150...250мм - просвет (зазор) между гусеницей и поворотной платформой.Диаметр опорно-поворотного круга, м:DОПК  0,55m1 3 ,DОПК  0,553 28  1,67 мМассы узлов проектируемого экскаватора:- платформатплпр тплэ пр 17920т 28000  13104,00кг36921тэ- стрелатпрстрэтстртэт пр 453028000  3416,00кг36921т пр 172028000  1288,00кг36921- рукоятьтпррукт эруктэ- ковшпрт ковшпрт ковш1590т пр 28000  1204,00кгэ36921т(2.4)- ходовая частьтпрхчт хчэ пр 11790 э т 28000  8932,00кг36921тМасса проектируемого экскаваторат пр  13104  3416  1288  1204  8932  27944кг .Таблица 2.1.Параметры механизмов привода рабочего оборудования.УсловноеМеханизмы приводаЕди№Параметробозначеница стрелы рукояти ковшание1 Длина радиуса коромыслам2,020,881,1ρ4Углы отклонения радиусакоромыслаотосинеподвижногозвенавкрайних положениях штокаПолныйуголповоротаведомого звенаДлина неподвижного звена5Углы давления6Уголустановкиград 42,11βнеподвижного звенаУгол отклонения радиусакоромысла от оси ведомогоград 31,82λзвенаХарактеристика гидроцилидра:23789φнград35,9317,5337,07φоград87,57130109ℓм0,812,872,76γн,γкград70,674,6656535,546517,47101023,512диаметр поршняDмм9090125диаметр штокаdмм505065ход поршняSмм112016001600наименьшая длинаSнмм144020502,05наибольшая длинаSкмм256036503,65ℓс, ℓр, Rмм630034001330Длина стрелы, рукояти ирадиус ковшаПараметрическая схема разрабатываемого РО приведена на рис.

2.3. Дляутверждения верного пути модернизации произведем расчет предложенногооборудования.2.2. Определение касательных усилий на режущей кромке ковша иреактивных усилий в неподвижных гидроцилиндрах.При расчете принимают, что гидроцилиндр рукояти (ковша) развиваетпостоянное активное усилие Fц при номинальном давлении Pн в гидроприводе:Fцр ( к )  Pн D2,4(2.5)Касательные усилия на режущей кромке ковша находят из равенствадвижущего момента от гидроцилиндра моменту внешних сил относительно осиповорота рукояти (точки B) при максимально опущенной неподвижной стреле(рис.

2.4.)Рис. 2.3. Параметрическая схема обратной лопаты.P01 Fцр  rцр  G p rp 8  Gкr  rrв  0,5Gцр  rвrов,(2.6)а при копании поворотом ковша относительно точки С при неподвижнойрукояти для расчетного положения 2.Fцк  rцДP01 rТс Gкr  rксrТДR,(2.7)где rOB - радиус копания поворотом рукояти, который соответствуетфиксированному положению ковша относительно рукояти.Рис.

2.4. Расчетная схема копания поворотом рукояти.Если кромка зубьев ковша находится на продолжений оси рукояти, тоrOB=R+ℓp; Gкr=Gк+Gr - вес ковша и грунта в ковше.Длины плеч сил для соответствующего расчетного положения рукояти иликовша определяют графически по схеме, построенной в выбранном масштабе.Касательные усилия по Р01 определяют для крайних положений рукояти(ковша) и двух-четырех промежуточных положений. Результаты расчета визобразим в виде графика зависимости P01  f ( ) .Вес грунта в ковше необходимо увеличивать по мере поворота рукояти(ковша) от G=0 в начале копания до веса грунта в конце копания, Н:Gr  q kн  g ,kp 0(2.8)где γ0 - плотность грунта в естественном его залегании, кг/м; g - ускорениесвободного падения, м/с2.Рис.

2.5. Расчетная схема копания поворотом ковша.Приведенные формулы для определения Р01 позволяют вычислятькасательное усилие на режущей кромке ковша (по усилию гидроцилиндра)после выбора координат крепления корпуса и штока гидроцилиндров. Этиформулы записаны для фиксированного угла поворота рукояти или ковша,поэтому каждому значению угла поворота соответствуют свои длины плечдействующих сил. С изменением положения рукояти или ковша в формулахдля вычисления касательного усилия на режущей кромке ковша изменяютсядлины плеч соответствующих сил. По расчетной схеме необходимо такжерешить вопрос, какие знаки, "+" или "-" будут иметь моменты от сил тяжести.Касательное усилие можно определить следующим образом:- касательное усилие поворотом рукояти:Pц Д 2   sin( н   )1 P01  (Gк  Gr )rцrк cos(   н   )  0,35G p  p cos(   н ) R   p  4  2   2  2   cos( н   )0(2.9)- касательное усилие поворотом ковша:    sin(н )1    Д 2P01   Pц  0,5 (G2  G3 )  2  cos( y ) 22R 4    2 cos(н ) sin(  wy ) y 4 (Gк  Gr) 1,2 4 cos(0,5  )  0,5G3  4 cos( )2  sinк(2.10)По этим формулам учитывают зависимость касательного усилия откоординат крепления корпуса и штока выбранного гидроцилиндра, т.е.

от углаγн. С изменением угла γн изменяются координаты ρ и ℓ, а следовательно, икасательное усилие. Таким образом, оказывается целесообразным использоватьЭВМ для выявления зависимости координат ρ и ℓ от угла γн, а такжекасательного усилия от углов γ и γн. Поскольку координаты ρ и ℓ зависят отхода поршня гидроцилиндра, а также от полного угла γо поворота рукояти иликовша, с помощью ЭВМ можно установить зависимость геометрическихпараметров механизмов, а затем и касательного усилия от углов γн, γо,, хода S,диаметра D поршня давления – Рц в гидроцилиндре.В результате расчета получен следующий график зависимости усилиякопания от угла поворота рукояти и ковша (рис.

2.6).Р о ,НР01 ,Н18 0 0 0 06000016 0 0 0 05000014 0 0 0 04000012 0 0 0 010 0 0 0 030000800002000060000400001000020000406010 00208012 0j ,градРис. 2.6. Зависимость усилия копания от угла поворота рукояти0 11,23 22,5 33,7 44,9 56,2 67,4 79 89,9 101 112 123Касательноеусилиенарежущейкромкековша14 0j ,г р а дограничиваетсяреактивными усилиями в неподвижных цилиндрах стрелы и ковша при копанииповоротом рукояти или в неподвижных цилиндрах стрелы и рукояти прикопании поворотом ковша, а также условиями устойчивости экскаватора.Поэтому реактивные усилия на штоках неподвижных гидроцилиндровопределяем по известным касательным усилиям на режущей кромке ковша.ВычисливусилияР01длясоответствующихположенийрукояти,определяем реактивные усилия на штоках неподвижных гидроцилиндров:Fцс   М А  0; ,- стрелы:Fцс (2.11)1 P01r0 A  P02 r0A  Gк r rкA G p rpA  Gc rcA  Gцк rA  0,5Gцр (rA  rA)  ;2rцсFцк   М с  0; ,- ковша:Fцк ( P01  r0 с  Gкr  rкс )rТДrЦД  rТС(2.12)(2.13),,(2.14)где r - длины плеч соответствующих сил относительно точек A, C и Д  2 ;P01 , P02 - касательные усилия на режущей кромке ковшаP01  53994, 23H ; P02  0, 2 P01  0, 2  53994, 23  10798,846 H ;вес ковша с грунтом, принимаем, что ковш в этом положении заполнен наполовину:Gк  r   mк  0,5тr  g ,G К  Г  (1204  0,5  1500  0,65)  9,81  16576,7 Н ;Вес рукояти:G РУК  m РУК  g  1288  10  12880 Н ;(2.15)GСТР  mСТР  g  3416  10  34160 Н ;Вес стрелы:Gцк , Gцр , Gцс - вес соответственно ковша, рукояти, стрелы.

Gці  тц g1[53994,2  5,32  10798  6,21  16576,7  4,01  12880  4,39  34160  2,28 2  0,77 1765,8  4,99  0,5  1765,8(5,27  3,49)]  87116,62 НFЦС FЦК (53994,23  1,4  16576,70  0,28 119870 Н .0,54  0,71По известным усилиям Р01 для соответствующих положений ковшанаходим реактивные усилия на штоках неподвижных гидроцилиндров:Fцр   M B  0; ,рукояти:Fцр 1(Р01r0 B  P02r0B  G к  rrкB  G pr pB  0,5GцрrB  GцкrцB );rцр(2.17)Fцc   M A  0; ,cтрелы:Fцc (2.16)(2.18)1(Р01r0 A  P02r0A  Gкr rкA  G prpA  GcrcA  GцcrцA  GцрrцА  GцкrцА ),2rцc(2.19)где r измеряют непосредственно по расчетной схеме, построенной впроизвольном масштабе.1(181390  2,95  0,2  181390  7,18  16576,70  0,97  12880  0,352 2  0,78 0,5  1765,8  0,53  1765,8  0,25)  900099,91НFЦР 1(181390  2,96  0,2  181390  7,18  16576  3,77  12880  4,39  34160  2,29 2  0,78 1765,8  1,46  1765,8  4,38  1765,8  4,99)  270964,89 НFЦС По найденным реактивным усилиям определяют реактивные давления вцилиндрахстрелы,ковша ирукоятис учетомтого,какая полостьгидроцилиндров работает:Pпс Pшс стрела:4 Fцс D2(2.20);4 Fцс (D2  d 2 ),(2.21)4  270964,89 42,57 МПа;3,14  0,09 24  270964,89 61,58МПа;3,14  (0,09 2  0,05 2 )Р ПС Р ШСрукоять:4  415567 65,35МПа;3,14  0,05 24  415567 94,53МПа;3,14  (0,05 2  0,09 2 )Р ПР Р ШРковша:4  119870 9,77 МПа;3,14  0,125 24  119870 13,39 МПа;3,14  (0,125 2  0,065 2 )Р ПК Р ШРгде Рп, Рш - реактивное давление соответственно в поршневой и штоковойполости; Fц - реактивное усилие на штоке гидроцилиндра.Если реактивное давление превышает номинальное не менее чем в 1,2-1,5раза, необходимо предусмотреть установку предохранительного клапана всоответствующей магистрали.2.3.Определениемаксимальныхнагрузок,воспринимаемыхмодернизированным рабочим оборудованием - обратная лопата.Максимальные нагрузки на рабочее оборудование обратной лопатыдействуют при копании поворотом ковша.

При этом реактивное давление вцилиндре рукояти не может быть выше предельного значения Pmax=(1,2...1,5)PН,где PН - давление в гидроприводе.Pmax  1, 2  PH  1, 2  25000000  30000000 ПаМаксимальное реактивное усилие в цилиндре рукояти (при работепоршневой полостью):FЦРТ  РmaxD 23,14  0,09 2 30  10 6 190,75кН .44Нагрузки на рабочее оборудование достигают максимальных значенийпримерно во втором положении рукояти при копании поворотом ковшапримерно в четвертом положении. При этом усилие на зубьях ковша Р01 неможет быть больше, чем при копании поворотом рукояти с максимальнымреактивным усилием в ее цилиндре. Усилие Р01, перпендикулярное к радиусуковша, находим при условии ΣМВ=0:P01 1( Fцрm  rцр  Gкr  rкв  G р rрв  Gцк  rцв  0,5Gцр  rцв );rов  0, 2rов(2.22)где Gкr – сила тяжести ковша с грунтом, наполненного на ½ своей вместимости.Длину плеч сил берем из расчетной схемы.

Нормальная составляющаяР02=0,2Р01.Нагрузки на рабочее оборудование достигают максимальных значений приповороте рукояти от начального положения на 44, 9280. при этом усилие назубьях ковша Р=53,99423 кНУсилие в тяге ковша:TТ1( P01  R  Gкr  rкс ). ,rТс(2.23)1(53,99  1,4  16576,70  0,28)  131,38кН0,54Активное усилие в цилиндре ковша при условии равновесия рычага:Fцк  Т FЦК  131,38rТДrцД,,(2.24)0,65 120,27 кН0,71где rцД, rТД – длина плеча силы соответственно Fцк и ТУсилия по величине и направлению во всех шарнирах рабочегооборудования определяем графически. Для чего строим многоугольники сил порасчетной схеме приведенной в  2 .Получаем:- реакцию в точке D построением многоугольника сил Т  129, 707кН ,Fцк  118, 087кН .

Характеристики

Список файлов ВКР