Некоторые параметры экскаваторов с гидравлическим приводом

Параметры	Размерные группы
	II	III	IV	V
Объем ковша, м3	0,25	0,40	0,65	1
Работа на копание, кДж	70	112	182	280
Радиус ковша, м	0,95	1,1	1,3	1,5
Максимальное усилие копа­ния, кН	71	97	133	178
Максимальный момент при копании, кН*м	67	107	173	268

Путь наполнения ковша обратной лопаты где m_э — масса экскаватора, т. Зная работу, затрачиваемую на копание А_к, можно записать среднее расчетное значение усилия копания в виде Р_ср=А_к/L_к. За расчетный принимают режим работы в конце копания, т. е. при совпадении максимального момента резания с моментом от веса рабочего оборудования.

Длину рукояти с ковшом L следует считать равной пути наполнения ковша L_к. Момент на рукояти М_pi от усилия копания с учетом масс рабочего оборудования грунта находят по формуле

Так как Р_ср=А_к/L_к и L_к=l_p+R,

где l_р – длина рукояти; М_φi – сумма моментов от веса рабочего оборудования и грунта при заполнении ковша, пропорциональная углу поворота рукояти φ_i.

Некоторые параметры экскаваторов можно определить по формулам, приведенным в приложении (Таблица П.11).

Расчет рабочего оборудования.

Цифровой материал заимствован из выполненного ВНИИСтройдормашем и Ленинградским экскаваторным заводом расчета экскаватора модели ЭО-3322 третьей размерной группы по ГОСТ 22894 – 77.

Таблица 2

Исходные данные для расчета экскаватора ЭО-3322

Категории разрабатываемых грунтов …………………………………	I – III
Вместимость ковша, м³, для грунтов:
I – II категории ………………………………………….………….	0,5
III категории …………………………………………….………….	0,4
Продолжительность цикла при копании в отвал, с ……….………….	16
Частота вращения поворотной платформы, 1/с ………………………	0,94 (9 об/мин)
Наибольшая глубина копания, м ………………………………………	4,2
Наибольшая высота выгрузки, м ………………………………………	4,7
Наибольшая скорость передвижения, км/ч ……………………………	18
Наибольший преодолеваемый уклон, рад …………………………….	0,383 (22)
Номинальное рабочее давление в гидросистеме, МПа ………………	16 (160 кг/см²)

Определение мощности двигателя и параметров гидрооборудования. Мощность насосов по удельной энергоемкости копания определяем в зависимости от коэффициента удельного сопротивления копанию К (Па) по формуле:

Принимаем: коэффициент разрыхления грунта К_р = 1,3; коэффициент наполнения ковша К_н = 1,1; время копания t_коп = 0,3t_ц = 0,3·16 = 5,0 с; КПД системы поворота рукояти или ковша η_коп = 0,8; η_пр КПД использования мощности привода η_пр = 0,8.

Подставим эти данные, определим мощность, необходимую при копании грунтов II категории:

Мощность для грунтов III категории составит

Мощность привода насоса найдем по формуле:

(здесь η_н = 0,9 – КПД насоса).

Исходя из необходимой мощности, выбираем дизельный двигатель марки СМД–14 мощностью 55 кВт при частоте вращения 1700 об/мин.

В дальнейших расчетах проверим достаточность установленной мощности для совмещения операций, обеспечения требуемой динамики поворота и необходимых качеств. Рабочий объем гидроцилиндра поворота рукояти определим исходя из равенства работ по формуле:

Приняв по ОСТ 22-1417 – 79 ход поршня L_ц = 1,25 м, определим диаметр гидроцилиндра

Принимаем по ОСТ 22-1417–79 ближайший больший диаметр цилиндра D_ц = 0,14 м = 140 мм.

Определим далее необходимую подачу насоса для обеспечения потребного времени копания

Для обеспечения возможности совмещения операций следует применять на экскаваторе два – три рабочих насоса или один сдвоенный насос с двумя независимыми потоками рабочей жидкости принимаем по передаваемой мощности и подаче сдвоенный регулируемый аксиально-поршневой насос марки 223.25 исполнения I. Характеристика этого насоса следующая: максимальный рабочий объем 2х107 см³; давление номинальное – 16 МПа; максимальное – 25 МПа; диапазон регулирования – 2,4; частота вращения 1700 об/мин.

Характеристика регулирования подачи насоса в зависимости от давления приведена на рис. 2. По подаче насоса и рабочему давлению выбираем распределители, клапаны, фильтры и другие элементы гидрооборудования.

Расчет нагрузок на рабочее оборудование.

До выполнения расчетов рабочего оборудования при конструктивной проработке его определяют потребные размеры для обеспечения заданных параметров. На основании полученных данных производят эскизную компоновку экскаватора, определяют положение всех основных сборочных единиц, устанавливают их массу, координаты центров тяжести и статические моменты относительно главных осей. Для удобства использования полученных результатов их сводят в таблицы.

Рис. 2. Характеристика регулирования подачи насосов 223.25

При расчете данных, приведенных в табл. 2, принято следующее положение главных осей; ось X проходит на уровне опорной поверхности по следу и направлена в сторону переднего моста; ось Z направлена вверх по оси вращения поворотной платформы, ось Y направлена влево. Координаты центров тяжести сборочных единиц рабочего оборудования указаны в этой таблице применительно к положению, показанному на рис. 6.

Вес экскаватора составляет G_э = 125 320 кН (12,532 т).

Основными задачами расчета рабочего оборудования являются: определение усилий копания на режущей кромке (зубьях) ковша, а также нагрузок на рабочее оборудование, поворотную платформу и ходовое оборудование и др.

Необходимое касательное усилие на режущей кромке ковша определим по формуле:

Исходя из равенства объема ковша и снимаемой стружки откуда

Таблица 3