ЭО

Рисунок 8 - Cxeмa к расчету нагрузок на рабочее оборудование при копании поворотом ковша

31

3.2.3 Определение реактивных сил и давлений в гидроцилиндре стрелы при копании гидроцилиндром ковша

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

Р01 l01А Gк lкА Gр lАр Gс lсА Рцср lцсА 0,

Реактивное давление (МПа) определяются из выраже-

ния

Рр

рцс 10цс3 F ,

где F - площадь поршня гидроцилиндра стрелы (М2), на которую действует рцс (МПа).

Силы Рцср и давления рцс определяются с учетом

действия сил Р01 в точках (1...n) на траектории движения зуба при повороте ковша от 0° до к max для двух расчетных положений:

-стрела предельно опущена, рукоять максимально отвернута;

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

Результаты расчетов сводятся в таблицы и строятся графики.

32

3.3Расчет активных и реактивных сил и давлений

вгидроцилиндрах рабочего оборудования при копании гидроцилиндром рукояти

3.3.1 Определение активных сил на зубьях ковша

Расчетное положение рабочего оборудования (рисунок 9): стрела предельно опущена; рукоять максимально отвернута и линия, соединяющая ось шарнира ковша и режущей кромки зуба, является продолжением оси рукояти.

Активная сила на режущей кромке ковша, развиваемая гидроцилиндром рукояти, определится из ∑Мв= 0 (рисунок 9) и составит

Результаты расчетов сводятся в таблицу и строится график.

3.3.2 Определение реактивных сил и давлений в гидроцилиндре ковша

Из ∑Мо= 0 получим

а из∑Мс= 0

Т Рцк lсцк . lст

33

Имея в виду, что Рцк=рцкF, решим совместно последние два уравнения и получим

3.3.3 Определение реактивных сил и давлений в гидроцилиндрах стрелы

Из ∑МА = 0 (рисунок 9) сила реакции гидроцилиндра стрелы

площадь гидроцилиндров стрелы, кг.

Расчетные положения рабочего оборудования:

-стрела максимально опущена, а рукоять предельно отвернута; линия зева ковша на продолжении оси рукояти (т.4к рисунок 9);

-головной шарнир стрелы на уровне стоянки, копание на глубине 2/3 от максимальной; линия зева ковша на продолжении оси рукояти.

Результаты расчетов сводятся в таблицу и строится

график.

34

3.3.4 Определение активной силы на ковше по условию устойчивости экскаватора

Возможное усилие Р01 на зубьях ковша по условию устойчивости экскаватора относительно точки Д (рисунок 9) определяется при условии равенства моментов опрокидывающего Мо и удерживающего Му, т.е. при Ку = 1.

Удерживающий момент будет равен

Муд Gпп lппд Gх lдх,

где Gпп - сила веса поворотной платформы (кН), действующая на плече lдпп (м); Gх - сила веса ходового оборудования (кН), действующая на плече lдх (м).

Опрокидывающий момент относительно ребра опрокидывания (гусеница, колесо, выносные опоры) при P02 = 0 определится из выражения (рисунок 9)

Мо Р01(а lР01 ) Gк г(а lкА г) Gр(lАр а)

Gс(lсА а) Р01(а lР01 ) Мо.

Имея ввиду, что Му = Мо, из последнего уравнения можно найти предельное значение силы копания на зубьях коша из условия опрокидывания экскаватора.

35

Рисунок 9 - Схема к расчету нагрузок на рабочее оборудование при копании поворотом ковша гидроцилиндром рукояти

36

3.4 Определение активной силы гидроцилиндров подъема стрелы

Активная сила, развиваемая гидроцилиндрами подъема стрелы, может быть найдена из уравнения ∑МА = 0 (рисунок 9) и составит

Определяется она для следующих расчетных положений:

-стрела максимально опущена; рукоять подвернута на 30°; ковш заполнен грунтом III категории и повернут на угол, при котором грунт не высыпается; начало подъема;

-подъем ковша с глубины Нк=(2/3)Нк max, головной шарнир стрелы на уровне стоянки машины; рукоять подвернута на угол 30°; линия зева ковша горизонтальна;

-подъем груженого рабочего оборудования с уровня стоянки экскаватора, рукоять подвернута на 1/3, а ковш подвернут на

угол к (2 / 3) кmax ;

-ковш с грунтом на максимальном вылете;

-стрела максимально поднята, рукоять горизонтальна, ковш подвернут.

37

4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА

Общий расчет поворотного механизма состоит в определении необходимой мощности поворотного движения Nп и мощности двигателя Nдв.п, выборе двигателя и кинематическом расчете передаточного механизма.

Исходные данные для расчета:

-расчетный угол поворота п, град (рад);

-расчетное время поворота tп, с;

-момент инерции поворотной части экскаватора с груженым Jг и порожним Jп ковшом, т∙м2;

-максимально возможная угловая скорость поворота

max (при номинальной скорости двигателя дв.н).

При угле п < 90° имеет место двухпериодный режим поворота, состоящий из периодов разгона и торможения, а в случае 90° ≤ п < 360° будет трехпериодный режим поворота характерный наличием разгона, движения с постоянной максимальной угловой скоростью поворота и торможения.

Момент инерции, т∙м2, поворотной части при вылете ковша обратной лопаты равном 2/3 от максимального, может быть найден по эмпирической зависимости [1, с.234]:

с груженым ковшом

Jг 1,2 3m5э ,

с порожним ковшом

Jп Jг mг rг2,

где mэ, mг - массы соответственно ковша и грунта в ковше, т; rг - радиус центра масс грунта в ковше на расчетном вылете, м.

38

Момент, необходимый для осуществления двухпериодного поворота платформы экскаватора, можно найти из выражения [1]

где Jcp = 0,5(Jг+Jп); 'п - заданный угол поворота в одном направлении, рад; acp – коэффициент внешней характеристики двигателя; п - кпд механизма поворота; принимается

п = 0,75...0,8; [tn] - допустимая (заданная) продолжительность поворота, с; е - коэффициент пропорциональности; принимается для приводов с гидродвигателем е=3,45 ... 4,05; iп - передаточное число поворотного механизма.

Коэффициент, зависящий от характеристики двигателя, определяется из выражения [1]

где - коэффициент, учитывающий влияние инерции вращающихся масс поворотного механизма; принимается = 0,05...0,1 для тихоходных высокомоментных гидродвигателей и = 0,1...0,15 для быстроходных низкомоментных гидродвигателей. Продолжительность поворота (сек.) для предварительного расчета может быть принята из выражения

где tца и mэа - продолжительность рабочего цикла, с, и масса экскаватора-аналога, т.

После подсчета Мд.max iп, его необходимо проверить по условию, что приведенный к поворотной платформе движущий момент не превышает предельного момента сил сцепления движителя с грунтом, т.е.

39

где Рп - сопротивление повороту движителя, Н; К - колея, м; mэ - масса экскаватора, кг; g = 9,81 м/с2; f = 0,3...1 - коэффициент сопротивления повороту, принимается тем больше, чем меньше радиус поворота.

Если условие (41) удовлетворяется, то можно провести расчет максимальной угловой скорости поворота (рад/с), соответствующей моменту окончания периода разгона tр по зависимости

где С - коэффициент пропорциональности, принимаемый для приводов с гидродвигателями равный в среднем 0,8...1,0; 'п - полное угловое перемещение поворотной платформы в одном направлении при двухпериодном движении, включающем разгон и торможение, рад.

Здесь коэффициент, зависящий от внешней характеристики привода, определится из выражения

[1]; знак «плюс» перед соответствует Jг, а знак «минус» - Jп. При постоянном моменте Мд.max iп максимальная мощность поворотного движения будет соответствовать концу

разгона платформы при обратном вращении

40