ЭО

где S0 - длина стрелоподъемного гидроцилиндра в сложенном состоянии, м; принимается для экскаваторов III-V размерных групп [5]; S0= 1,8 м; = (72...74°) - допустимый угол давления в шарнире "шток-стрела".

2.3 Построение рабочей зоны

21

Рисунок 6 - Осевой профиль рабочей зоны обратной лопаты

Выбранные размеры звеньев lc, lp, lк должны обеспечить основные размеры зоны (рисунок 6): Нк - максимальную глубину копания при сн ≤ (52...45°);

стрела предельно опущена, звенья lp и lк вертикальны (положение О1О3NJ); RКС - наибольший радиус копания на уровне стоянки экскаватора; рукоять предельно отвернута и

22

звенья lс и lк спрямлены в одну линию (положение О1PN2M); Нв - наибольшая высота выгрузки; поворот стрелы на св с фиксированными на ней рукоятью и ковшом (положение

О1PN2M).

Удовлетворяющие этим требованиям размеры lс и lр часто определяются по рабочим размерам Нк и Rкс , а высота выгрузки Hв при указанных выше угловых перемещениях стрелы удовлетворяются автоматически. Следует отметить, что при таком выборе lс и lр обычно только один из рабочих размеров будет равен заданному, а остальные будут больше заданных.

По результатам этих расчетов строится осевой профиль рабочей зоны обратной лопаты, контур которого состоит из дуг окружностей последовательно описанных из центров O1, O2, ...O8 (рисунок 6).

На основе предварительных расчетов параметров базовой части, рабочего оборудования и построения рабочей зоны экскаватора следует вычертить общий вид машины в двух проекциях, используя чертежи экскаватора-аналога. Окончательно определяются места и конструкции крепления цилиндров и штоков, уточняются конструкции рычажных механизмов поворота ковша и проверяется обеспечение ими всех движений ковша, рукояти, стрелы в заданных пределах угловых перемещений.

Для ковшей вместимостью 0,32; 0,4; 0,5; 0,63; 1,0; 1,25; 2,0; 2,5; 3,2 рекомендуются [5] следующие соотношения между их размерами, м (рисунок 7):

угол заострения боковых кромок 16...20°.

23

Рисунок 7 - Ковш обратной лопаты гидравлического экскаватора

24

По заданной величине q, используя эти зависимости, рассчитывают параметры проектируемого ковша, по которым выполняется чертеж последнего. Произведение площади боковой поверхности ковша на ширину bк должно быть равно q с допустимым отклонением ± 2 %.

Конструкцию ковша, рукояти и стрелы следует разрабатывать с учетом последних достижений в практике проектирования этих устройств, а также особенностей конструкции рабочего оборудования экскаватора-аналога.

2.4 Определение параметров гидроцилиндров

Из равенства работ, выполняемой гидроцилиндром и расходуемой машиной на копание грунта при заполнении ковша вместимостью q (в м3) можно определить потребный рабочий объем гидроцилиндра, дм3,

где кк- удельная энергоемкость копания, кПа (таблица 2); принимается для высшей категории грунта по заданию; Кн, Крых - коэффициенты наполнения ковша и разрыхления грунта (таблица 2); р - давление рабочей жидкости, МПа;пов, пр- к.п.д. соответственно системы поворота рукояти (ковша) и использования мощности привода; принимаются

пов = 0,8...0,85 и пр = 0,8...0,9.

Рабочий объем гидроцилиндра, дм3, выраженный через его диаметр DЦ (м) и ход поршня Lп (м) составит

25

откуда диаметр гидроцилиндра (м) будет равен

Величины Lп гидроцилиндров стрелы, рукояти, ковша устанавливаются по условию обеспечения угловых перемещений этих элементов рабочего оборудования. Для привода стрелы и рукояти предварительно можно принимать (с последующим уточнением) гидроцилиндры с ходом поршня Lп = 1,25м [10].

Требуемая подача насоса, дм3/мин,

где tкоп - время, расходуемое на операцию копания грунта, c; принимается tкоп = 0,3 tц, с; tц - продолжительность цикла, с; принимается по таблицеA1.

3. РАСЧЕТ НАГРУЗОК НА РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ

3.1 Определение сопротивлений грунтов копанию

Главной рабочей нагрузкой является сопротивление грунта копанию, кН,

где kк - удельное сопротивление грунтов копанию, кПа (таблица 2); bK, h - ширина и толщина срезамого грунта, м.

26

Площадь поперечного сечения срезаемой стружки грунта, м2, при криволинейной траектории движения ковша Путь копания поворотом ковша гидроцилиндром руко-

яти, м, определится из выражения (рисунок 8)

Сопротивления копанию следует определить для грунтов всех категорий, указанных в задании.

3.2Расчет активных и реактивных сил и давлений

вгидроцилиндрах рабочего оборудования при копании гидроцилиндром ковша

3.2.1 Определение активных сил на зубьях ковша

Расчетное положение рабочего оборудования (рисунок 8): стрела предельно опущена, а рукоять отвернута.

В цилиндре ковша с площадью поршня F (м2) действует давление рн (МПа) и развивает усилие (кПа)

Из ∑Мс = 0 определяется усилие в тяге (кН)

Из уравнения ∑М = 0 определяются активные силы, развиваемые на режущей кромке зубьев коша, как касатель-

27

ные к траектории их движения, полученной при полном угле поворота ковша к. Траектория разбивается на 5...10 примерно равных участков и для каждой точки касательная составляющая сопротивления копанию находится из выражения (рисунок 8)

Промежуточные и окончательные результаты расчетов целесообразно сводить в таблицу и строить график зависимости Р01= f( к), пример смотри ниже.

28

3.2.2 Определение реактивных сил и давлений в гидроцилиндре рукояти при копании гидроцилиндром ковша

Реактивные силы в гидроцилиндре рукояти (кН) определяются из уравнения статического равновесия сил относительно шарнира В (рисунок 8)

Р01 lр01в Gк lкв Gр lрв Рцрр lцрв 0,

откуда

29

Реактивное давление защемленного объема рабочей жидкости в гидроцилиндре рукояти (МПа) при площади поршня F (м2) составит

рцр 10Рцр3F .

Величины Рцр и Рцl определяются при дискретных значениях Р01, полученных для точек 1...n на траектории движения зуба при повороте ковша от 0° до максимального значения к , для трех расчетных положений:

-стрела предельно опущена и рукоять максимально отвернута;

-копание на глубине 2/3 от максимальной, головной шарнир стрелы на уровне стоянки экскаватора, ось рукояти вертикальна;

-рукоять горизонтальна при положении шарнира стрелы на 0,5 м ниже уровня стоянки машины.

(Здесь и далее руководитель курсового проекта определяет по каким из перечисленных расчетных положений рабочего оборудования осуществлять расчеты).

Результаты расчетов сводятся в таблицы и строятся

графики Рцрр f к и др. Если получится рцр ≥ 2рн, то следует изменить соответствующим образом кинематику рабочего оборудования или размеры гидроцилиндра.

30