Скрепер

Рисунок 6 - Схемы механизмов управления ковшом с непосредственным воздействием гидроцилиндра (а); рычажным управлением (б, в)

На ковш в расчетном положении действуют составляющие реакция грунта R01 и R02, сила веса ковша с грунтом mcg, сила инерции Рj, возникающая при подъеме ковша и приложенная к центру тяжести (т.О), составляющие реактивных сил, действующих на ось задних колес Xв=R2f2, Zв R2 и на ковш со стороны тяговой рамы Х0 и Z0, горизонтальная Ттсоs , и вертикальная Ттsin составляющие силы тяги толкача. Со стороны механизма на ковш действует сила Sп.

31

Из уравнения равновесия относительно т.О (рисунок 7) можно выразить значение этой силы (кН)

Sп R01h R02 c (gmc Pj)l

zвb xвi d Tт sin (i к)Tт cos . (31) a

Рисунок 7 - Схема к расчету механизма подъема ковша

При равноускоренном подъеме ковша сила инерции (кН) составит

Pj mcVц3 , tp 10

где Vц Vп bb al - скорость подъема центра тяжести ковша,

при скорости его подъема по ножу Vп, м/с; последняя при подъеме гидроцилиндром принимается Vп = 0,08...0,4 м/с [5]; tp - время разгона с изменением скорости от 0 до Vп; принимается tp = 2 ... 3 с [5].

32

5.1.2 Определение параметров привода механизма подъема ковша

Для механизма с непосредственным воздействием гидроцилиндра (Рисунок 8a) минимальный ход его поршня (м) будет равен сумме максимальной толщины стружки hmax и размера клиренса Кл т.е.

Sш hmax Kл .

Диаметр гидроцилиндра (м)

где рн - номинальное давление рабочей жидкости в гидросистеме, кПа; n - число гидроцилиндров; n = 1...2.

В случае применения четырехзвенных рычажных механизмов (Рисунок 8 б, в) их конструктивные параметры определяются в следующем порядке.

Длина ведущего коромысла r1 принимается конструктивно с учетом того, что она определяет ход поршня гидроцидиндра (м)

33

Рис. 8 - Схемы механизмов подъема передней заслонки

Длина ведомого коромысла (м) составит

34

Длина тяги l и угол между звеньями r1 и r2 принимаются по конструктивным соображениям. Диаметр гидроцилиндра (ч)

где n - число гидроцилиндров.

По известным величинам Dц и Sш подбирается по каталогу [12, 13] необходимый гидроцилиндр.

По параметрам гидропривода можно найти действительную скорость подъема ковша

где Q - номинальная подача насоса привода управления, л/мин; F - суммарная активная площадь поршней цилиндров подъема ковша, м2; uм - передаточное число рычажного механизма, равное uм = l/l3 для схемы на рисунке 8а и uм = r2l / l3r1 - для схем, представленных на рисунке 8 б, в.

Мощность (кВт), расходуемая на подъем ковша, со-

где - общий к.п.д. гидросистемы управления;

= 0,6 ... 0,75.

35

5.2 Механизм открывания передней заслонки

Механизм открывания передней заслонки ковша может быть выполнен в нескольких вариантах (рисунок 8)

5.2.1 Определение силы открывания передней заслонки

Определение силы открывания передней заслонки ковша с радиусом ее цилиндрической поверхности r3 (рисунок 9, а) меньшим радиуса поворота заслонки п и наоборот

при rл < r3

За расчетное положение принимается момент открывания заслонки при загруженном ковше скрепера с "шапкой". Необходимо преодолеть силы веса заслонки с грунтом с ней перемещающимся g m3+г, пассивного давления грунта Еп , остающегося в ковше, трения F и инерции Рj.

Из уравнения равновесия сила подъема заслонки (кН)

площадь сегмента за хордой аb (Рисунок 9), м2; m3 - масса заслонки, т; для ковшей вместимостью 3, 6, 10, 15 м3 ориентировочно можно принять соответственно 250...300, 400...500, 600...700, 800...900 кг; lm, lp, lE, lF, lS - плечи дейст-

36

вия соответствующих сил относительно т.О, м; определяются из чертежа ковша.

Сила трения грунта по грунту (кН)

где сила давления грунта (кН)

EП BкH2 g cos tg2 tg2 902 .

Угол определяется по чертежу заслонки, как это показано на рисунке 9. Угол внутреннего трения грунта принимается по таблице 2.

Рисунок 9 - Схемы к расчету механизма подъема передней заслонки: а) при r3 < rп; б) при r3 > rп.

Сила инерции при равномерно ускоренном движении определится из выражения

37

где - скорость подъема центра тяжести заслонки с грунтом, м/с; V3 - скорость подъема заслонки (по кромке), м/с; принимается в пределах 0,3...0,5 м/с; t - время, в течение которого скорость движения центра тяжести заслонки изменяется от О до VM; принимается t = 1,0...2,0 с.

Для заслонки, у которых rп ≤ r3 (Рисунок 9, б), прини-

мают F=Eп=0.

5.2.2 Определение параметров привода механизма подъема заслонки

Определение параметров привода механизма подъема заслонки с непосредственным воздействием гидроцилиндра (Рисунок 8, а) проводится в следующем порядке.

Если высоту подъема заслонки принять равной 0,9Н и выразить через радиус r (Рисунок 8а) и угол поворота , т.е. 0,9Н 2r sin( /2), то обеспечить ее можно ходом поршня гидроцилиндра Sш= 2l3sin( /2). Из совместного решения этих уравнений определится необходимый ход поршня гидроцилиндра (м)

Диаметр гидроцилиндра (м)

38

где S3 - сила (кH), необходимая для подъема заслонки; n - число гидроцилиндров подъема заслонки; принимается равным 1 или 2; рн - номинальное давление рабочей жидкости

(кПа).

Для механизма подъема заслонки по схеме (Рисунок 8, б) ход штока гидроцилиндра (м)

и диаметр гидроцилиндра (м)

где r1 и r2 - длины ведущего и ведомого коромысел (м); принимаются конструктивно также как и длина тяги l; n - число гидроцилиндров.

В случае применения многозвенных, рычажных механизмов подъема с двукратным полиспастом (Рисунок 8, в) ход штока гидроцилиндра (м)

и диаметр гидроцилиндра (м)

где i = 2 - кратность полиспаста.

По вычисленным значениям Sш, и Dц подбираются гидроцилиндры.

Зная параметры механизма и гидропривода, можно найти действительную скорость подъема заслонки (м/с)

39

где Q - номинальная подача насоса привода управления, л/мин; F - суммарная активная площадь поршней цилиндров ковша, м ; uм.з - передаточное число механизма подъема заслонки по схеме: Рисунок 8, а - uм.з=r/l3 ; Рисунок 8, б - uм.з=r2/r1; Рисунок 8, в -uм.з= i r2/r1. Мощность (кВт), расходуемая на подъем заслонки

N3 SзVз ,

где - общий к.п.д. гидросистемы управления; = 0,6...0,75.

5.3 Механизмы разгрузки ковша скреперов

Механизмы разгрузки ковша скреперов могут быть представлены принудительной, полупринудительной и свободной схемами (Рисунок 10 а, б, в).

Принудительная разгрузка ковша (Рисунок 10, а). Расчетное положение: начало передвижения задней стенки полностью груженого грунтом ковша при открытой передней заслонке. Преодолеваются силы трения грунта о днище Fд и боковые стенки Fc ковша, сопротивление качению роликов задней стенки по направляющим Fк и сила инерции поступательно движущихся масс Рj.

Силы трения грунта о днище ковша (кН) [5]

и о боковые стенки

40