Курсовой проект - Одноковшовый экскаватор 4 размерной группы

Подождите немного. Документ загружается.

Оглавление

Введение...........................................................................................................................4

1. Общий расчет одноковшового экскаватора..............................................................7

1.1 Выбор и обоснование конструктивной схемы одноковшового экскаватора.......7

1.1.1 Конструктивная схема рабочего оборудования..................................................7

1.1.2 Кинематическая схема одноковшового экскаватора..........................................8

1.1.3 Тип силового оборудования..................................................................................8

1.1.4 Тип ходового оборудования и опорно-поворотного устройства.......................9

1.1.5 Конструктивная схема поворотной платформы и ходовой рамы экскаватора 9

1.2 Определение основных параметров экскаватора...................................................9

1.3 Определение основной рабочей нагрузки экскаватора.......................................11

1.4 Статический расчет экскаватора............................................................................12

1.4.1 Определение величины противовеса................................................................12

1.4.2 Проверка устойчивости экскаватора..................................................................14

1.5 Тяговый расчет экскаватора...................................................................................15

1.5.1 Определение наибольшего тягового усилия......................................................15

1.5.2 Определение составляющих сопротивления движению..................................16

1.5.3 Определение расчетного сопротивления движению........................................18

1.5.4 Проверка мощности двигателя............................................................................18

1.6 Производительность экскаватора..........................................................................18

1.6.1 Определение угла поворота платформы экскаватора.......................................18

1.6.2 Длительность рабочего цикла экскаватора........................................................18

1.6.3 Продолжительность разработки элемента забоя...............................................18

1.6.4 Количество элементов забоя, разрабатываемых за смену................................18

1.6.5 Суммарное время на внецикловые операции....................................................19

1.6.6 Сменная эксплуатационная производительность экскаватора........................19

2. Расчет механизма подтягивания ковша...................................................................20

3. Техника безопасности при работе экскаватора......................................................23

4. Патентный поиск.......................................................................................................25

5. Список используемой литературы...........................................................................26

Введение.

Экскаваторами называются землеройные машины, предназначенные для

копания и перемещения грунта.

Механизмы экскаватора приводятся в движение дизелями, карбюраторными

или электрическими двигателями. Подавляющее большинство современных

экскаваторов оборудовано дизелями как наиболее экономичными двигателями.

Если все механизмы экскаватора приводятся в движение от одного

двигателя, такой привод называется одномоторным.

Универсальными экскаваторами называются машины, имеющие не менее

трех видов сменного рабочего оборудования. Строительные экскаваторы обычно

выпускают универсальными, причем один вид рабочего оборудования может

быть заменен другим в процессе эксплуатации.

Драглайн – оборудование для копания легких грунтов - разработка выемок,

устройство или расчистка каналов, вскрышные работы на карьерах, возможна

разработка грунта под водой. Драглайн устанавливается только на экскаваторе

одноковшовом (ЭО) с канатно-блочной подвеской рабочего оборудования,

гидравлические ЭО такого рабочего оборудования не имеют.

Рабочий процесс драглайна включает четыре операции рабочего цикла:

КОПАНИЕ + ПОВОРОТ НА ВЫГРУЗКУ + ВЫГРУЗКА + ПОВОРОТ В ЗАБОЙ.

Копание. Продолжительность копания драглайна оставляет примерно 20…

30% от общей продолжительности рабочего цикла.

Напорное усилие

обусловлено весом ковша

и регулируется

натяжением подъемного каната.

Поэтому ковш драглайна не может быть слишком легким. По эмпирической

зависимости сила тяжести ковша

 5,1

(здесь

в т , а

в м

Это соответствует фактическим данным:

Марка ЭО Емкость

ковша

, м

Масса ковша

, т

ЭШ-4/40 4 6,1

ЭО-4112 0,5 0,75

ЭШ-100/100 100 140

Высота крепления тяговых цепей влияет на толщину стружки

следовательно, на длину пути наполнения ковша.

Рис.1. Силы действующие на ковш драглайна.

Чем выше точка крепления тяговых цепей:

- тем больше

(сила напора на грунт) и толще стружка

;

- тем меньше

(сила резания грунта).

Поворот на выгрузку. Начинается после отрыва ковша от грунта.

Одновременно с поворотом платформы поднимают ковш с грунтом на

необходимую высоту. Продолжительность поворота примерно на 25% больше,

чем у прямой лопаты.

Выгрузка. Как правило, выполняется в отвал, т.к. трудно выставить ковш

(подвешенный на двух канатах) над транспортным средством).

Для выгрузки растормаживают (отпускают) тяговый канат и ковш

опрокидывается зубьями вниз.

Поворот в забой. Поворот платформы выполняется с одновременным

опусканием ковша в забой.

Для увеличения радиуса копания

может быть применен заброс ковша,

причем

может быть увеличен на 1/3 длины стрелы (зависит от опыта

машиниста).

Передвижка драглайна на новую позицию. При передвижке на новую

позицию должно выполняться следующее условие: шаг передвижки должен быть

таким, чтобы обеспечить опускание ковша на дно прежнего забоя.

Следствие 1:

Рис.2. Схема передвижки экскаватора при максимальной глубине капания.

Предельная глубина забоя

max

определяется пересечением линии откоса

забоя (со стороны ЭО) с направлением подъемного каната в начале копания

(вертикаль).

Угол откоса забоя зависит от рода грунта (обычно

30



Следствие 2:

При работе на максимальной глубине

max

шаг передвижки

равен

горизонтальной проекции толщины стружки (т.е.

max

Следствие 3:

Рис.3. Схема передвижки экскаватора при глубине забоя меньше максимальной.

Чем мельче забой (

факт

max

), тем больше может быть шаг передвижки

К особенностям применения драглайна относятся:

1. Обычно применяется для копания грунтов ниже уровня стоянки, возможна

разработка грунта под водой;

2. Напор на грунт осуществляется только силой тяжести ковша, поэтому

можно разрабатывать сравнительно легкие грунты (1-й или 2-й, реже — 3-й

категории);

3. Как правило, работает в отвал, т.к. ковш соединен с ЭО гибкой связью;

4. Гидравлические ЭО не имеют рабочего оборудования драглайн.

1. Общий расчет одноковшового экскаватора.

1.1 Выбор и обоснование конструктивной схемы одноковшового

экскаватора.

Успешное решение этого вопроса возможно на основе тщательного изучения

и анализа отечественного и зарубежного опыта проектирования одноковшовых

экскаваторов/ Изучение проводим по технической литературе и чертежам ЭО.

Необходимо использовать действующие ГОСТЫ, такие как ГОСТ 17343-71

"Экскаваторы одноковшовые с гибкой подвеской рабочего оборудования", ГОСТ

12910-67 и ГОСТ 22894-77Е "Экскаваторы одноковшовые гидравлические" и

другие.

Обычно начинают с того, что выбирают прототип - т.е. образец из

существующих конструкций. В качестве образца используют прогрессивную

машину данного типоразмера, потому в качестве прототипа я выбираю

универсальный одноковшовый экскаватор ЭО-4112.

В качестве рабочего оборудования принимаем драглайн который

подвешивается к стреле на канате с помощью упряжки.

Рабочее оборудование подвешивается с помощью блоков, направляющих

устройств, канатов, которые передают движения различным элементам рабочего

оборудования.

Систему полиспастов принимаем шести кратную.

В качестве силового оборудования применяем многомоторный дизель-

гидравлический привод.

В качестве ходового оборудования используем гусеничное управление, что

обеспечивает четкое выполнение всех рабочих операций.

1.1.1 Конструктивная схема рабочего оборудования.

При выборе конструкции ковша необходимо иметь в виду, что ковши со

сплошной полукруглой режущей кромкой на 15%...20% легче ковша с зубьями и в

легких грунтах обеспечивают снижение энергоемкости процесса копания на

10...30%.

Ковши с зубьями целесообразно использовать при разработке относительно

твердых пород стружкой малого поперечного сечения.

Так как в качестве материала разработки используется песок, необходимо

использовать ковш со сплошной полукруглой режущей кромкой.

Для драглайна применяем стрелу решетчатой конструкции. Она

подвешивается на стрелоподъемном 6-ти кратном полиспасте.

Длина стрелы драглайна

)()(

)5,2...2(

ПЛсДРc

ll 

, это связано с тем, что нагрузка

на головную часть стрелы драглайна составляет примерно 2,7 т/м

емкости

ковша.

Тяговый канат — подтягивает ковш к ЭО — воспринимает основные усилия

при копании грунта.

Подъемный канат — управляет положением ковша (регулирует толщину

стружки), но в процессе резания грунта не участвует.

Разгрузочный канат — удерживает ковш от опрокидывания при натянутом

тяговом канате. Длина разгрузочного каната подбирается такой, чтобы при

ослабленном тяговом канате передняя часть ковша могла опуститься вниз

(например, для разгрузки)

Рис.4. Ковш драглайна.

Ковш — совкового типа, открыт спереди и сверху.

Емкость ковша драглайна

)()(

)25,1...1(

ПЛДР

qq 

, а его длина

кк

Hl 2

Минимальная длина ковша

кк

Hl  )7,1...6,1(

(min)

Подвеска ковша драглайна состоит из тягового, подъемного и разгрузочного

канатов.

1.1.2 Кинематическая схема одноковшового экскаватора.

Требование к кинематической схеме:

 независимость всех рабочих движений при минимальном количестве

реверсов;

 возможность включения и выключения рабочих механизмов

фрикционными муфтами на ходу;

 включение и выключение вспомогательных механизмов (ходового,

подъема стрелы и т.п.) более простыми кулачковыми муфтами;

 обязательны реверс и торможение движений поворота, хода, напора,

подъема стрелы и ковша;

 реверс поворота - независимый, являющийся наиболее ответственным

механизмом (не менее 400 включений в час), должен обеспечивать плавность,

чувствительность и быстроту включения. Необходим специальный тормоз (или

стопор) поворота;

 реверс хода может быть сблокирован с реверсом поворота, но не

обязательно;

 реверс напора обеспечивает увеличение в 1,5...2 раза скорости обратного

движения рукояти. Торможение напора - независимое.

В качестве главной муфты используем фрикционные муфты при работе в

легких однородных грунтах. Они позволяют предохранить двигатель ЭО от

динамических перегрузок и эксплуатировать двигатель при наиболее выгодных

режимах.

1.1.3 Тип силового оборудования.

В качестве силового оборудования мы используем многократный привод, с

использованием в качестве первичного двигателя дизель.

В качестве силового оборудования применяем многомоторный дизель-

гидравлический привод.

Рабочее оборудование проектируемого экскаватора имеет ковш который

подвешивается к стреле на канате с помощью упряжки.

К рабочему оборудованию относятся также блоки, направляющие устройства

и канаты, которые передают движения различным элементам рабочего

оборудования.

1.1.4 Тип ходового оборудования и опорно-поворотного устройства.

Мы принимаем гусеничный ход. При гусеничном ходе применяют

многоопорные гусеницы.

Опорно-поворотное устройство ЭО будем выполнять роликовые,

воспринимающим как вертикальную нагрузку, так и опрокидывающий момент.

Такая конструкция при некотором усложнении обеспечивает плавную и

надежную работу ЭО.

1.1.5 Конструктивная схема поворотной платформы и ходовой рамы

экскаватора

Поворотные платформы выполняем сварные, нижние ходовые рамы -

сварные.

В качестве ЭО прототипа гусеничная тележка экскаватора. Представляет

собой жесткую сварную конструкцию из гнутого профиля и литой ходовой рамы.

Ленты гусеницы набраны из профильных траков (звеньев) укрепленных на

гусеничной цепи. Натяжка приводных цепей и гусеничной ленты производится

при помощи гидроцилиндров. Термоизоляционная кабина установлена на

резиновых амортизаторах, она оборудована удобным противовибрационным

креслом для оператора, снабжена вентилятором, стеклоочистителем,

отопительной установкой для поддержания нормальной температуры в холодное

время.

1.2 Определение основных параметров экскаватора.

Основные геометрические и весовые параметры определяем с учетом

положений закона физического подобия.

Линейный масштаб:

С 

где: q

– емкость ковша прототипа ЭО-4112 (0,8 м

);

– емкость ковша проектируемого экскаватора (1,6 м

26,1

8,0

6,1

С

Масса проектируемого экскаватора:

ММ



где: М

– масса экскаватора-прототипа = 22,3 т.

6,44

8,0

6,1

3,22

М

т.

Масса проектируемого экскаватора равна 44,6 т. Данный экскаватор

относится к VI размерной группе. По заданию нужно рассчитать экскаватор IV

размерной группы, принимаем максимально допустимую массу 25 тонн.

Масса рабочего оборудования экскаватора:

Эро

МкМ 

где: к = 0,09…0,10.

5,2251,0 

ро

Масса поворотной платформы с механизмами:

Эпл

МкМ 

где: к = 0,44…0,48.

52,112546,0 

пл

Масса ходового оборудования экскаватора:

Эхо

МкМ 

где: к = 0,36…0,40.

5,92538,0 

хо

Основные размеры экскаватора:

MkL 

Рис.5. Обозначения габаритных размеров ЭО.

Наименование размера Коэффициент Размер

Высота пяты стрелы, Д м: к=0,43…0,48 L=1,59

Высота кузова, Н м: к=0,95…1,25 L=3,9

Радиус задней стенки кузова, А м: к=0,9…0,95 L=3,29

Радиус пяты стрелы, Е м: к=0,33…0,38 L=1,24

Клиренс под платформой, Г м: к=0,29…0,32 L=1,06

Высота двуноги, В м: к=1…1,1 L=3,72

Длина базы, К м: к=1,01…1,16 L=3,9

Длина гусениц, Ж м: к=1,18…1,38 L=4,54

Высота гусениц, Б м: к=0,26…0,3 L=1

Ширина гусениц, И м: к=0,17…0,2 L=0,64

Колея, м: к=0,9…1,1 L=3,55

Длина стрелы, м: к=4,5…4,6 L=16,2

Высота выгрузки, Нв м: к=2,05…2,15 L=5,3

Глубина копания, Н м: к=2,05…2,15 L=10,0

Радиус выгрузки, Rв м: к=2,25…2,35 L=12,5

Радиус копания, Rк м: к=2,52…2,65 L=14,3

1.3 Определение основной рабочей нагрузки экскаватора.

Расчетные нагрузки на рабочее оборудование определяют для наиболее

опасных случаев нагружений при работе в грунтах, когда полностью реализуется

усилие копания, и при наиболее неблагоприятных комбинациях нагрузок.

Большое значение сопротивления копанию способствует созданию машин с более

тяжелым рабочим оборудованием и излишним запасом прочности.

Усилие на зубьях ковша драглайна определяется по формуле:

cbkP

к01



Где

— удельное сопротивление грунта копанию – определяется по

расчетной категории грунта, грунт относится к I категории, в качестве грунта был

взят песок. (

160

кН



);

— ширина ковша (

мb 0,1

);

— толщина стружки грунта, постоянная по высоте забоя драглайна,

измеренная по нормали к траектории копания (не

max

);



sin

тах

сc



- угол откоса забоя зависит от рода грунта (обычно

30



max

kbH





где

- объем ковша драглайна (

6,1 мq 

);

- расчетная глубина копания (

мH 0,10

);

- коэффициент разрыхления грунта. В качестве грунта песок. (

08,1

)

мc 17,0

08,10,10,10

6,1

max







мc 08,030sin17,0 

даНP 102408,00,112800



1.4 Статический расчет экскаватора.

1.4.1 Определение величины противовеса.

Противовес в экскаваторе служит для уравновешивания вращающейся

части, т.е. платформы с рабочим оборудованием, и для обеспечения

нормального зацепления зубьев последней зубчатой пары поворотного

механизма, обегающей шестерни с венцовым зубчатым колесом – и спокойной

безударной работы опорно-поворотного устройства.

Масса противовеса определяется для двух расчетных положений

1-е расчетное положение — определение

max.пр

(допустимого):

угол подвески стрелы



=45

;

зубья ковша опираются на грунт, поэтому силу тяжести ковша не

учитываем:



Рис.6. 1-е расчетное положение для определения величины противовеса

Из условия



0M

находим

max.пр

, а из условия

0Y 



определяем

кз

тGGgR

GGgR

lGMG

lGlgMG

Cмахпркз

махпр

CCnмахпр

34,167,352,1112,1

07,5

9,2

72,87,35,152,11





















где

- сила тяжести всех агрегатов платформы без рабочего

оборудования (стрелы, рукояти и ковша) и противовеса (

тG 52,11



);

- сила тяжести стрелы;

кС

GkG 

5,1...45,1k

- сила тяжести ковша без грунта;

3 2

)011,088,1( VVG



тG

5,26,1)6,1011,088,1(



тG

7,35,25,1 

2-е расчетное положение — определение

min.пр

(необходимого):

угол подвески стрелы



=20

;

груженый (с грунтом) ковш подтянут к стреле (насколько возможно). При

этом расчетный вылет ковша

зависит от его емкости