Разработка неполноповоротного устройства со смещением центра поворота на экскаваторе

Изм.

 Лист

№  докум.

Подп.

Дата

Лист

СДМ2-05.00.000ПЗ

 

Содержание

 

 

Введение 5

1.Обзор литературных источников 6

2. Выбор прототипа 17

3.Выводы по итогам поиска 21

4. Выбор и расчет основных параметров 22

5.Тяговый расчет экскаватора 26

6. Расчет производительности. 28

7.Охрана труда и техника безопасности при работе одноковшовых экскаваторов. 31

Заключение 36

Список использованных литературных источников: 37

 

 

 

 

Введение

 

Экскаваторами называются землеройные машины, предназначенные  для копания и перемещения грунта. Все экскаваторы в зависимости от использования рабочего времени для копания грунта подразделяются на две группы: непрерывного действия — многоковшовые и периодического действия — одноковшовые.

Одноковшовые  экскаваторы распространены шире вследствие их универсальности. Гидравлические экскаваторы обладают конструктивными, технологическими и экономическими преимуществами по сравнению с экскаватором с механическим приводом. Гидравлический привод позволяет: реализовать передаточные числа от ведущего звена источника энергии к рабочим и органам машины без применения громоздких и сложных по кинематике устройств, простым способом преобразовать вращательное движение в поступательное, значительно расширить номенклатуру рабочего оборудования, расположить рабочие механизмы независимо от силовой установки, что обуславливает возможность их наилучшей компоновки; соединить с помощью поворотных соединений и гибких рукавов высокого давления элементы гидропривода, расположенные на взаимно перемещающихся частях машины; выполнять удобное и независимое бесступенчатое регулирование в широком диапазоне скоростей рабочих движений, совмещаемых по времени, что улучшает технологические возможности машины; повышает эффективность использования  мощности двигателя, этому способствует жесткая двусторонняя фиксация исполнительных механизмов в любом положении и возможность без дополнительных устройств реверсировать направление движения исполнительного механизма при любой системе гидропривода; унифицировать и нормализовать конструкцию узлов и элементов гидропривода для машин разных типоразмеров, ограничив их номенклатуру; исключить из силовых передач фрикционные муфты и тормоза, используемые при механической трансмиссии и подверженные интенсивному износу, а так же существенно уменьшить число мест смазывания, что сокращает временные затраты на техническое обслуживание машин; при использовании гидравлического привода улучшаются технологические возможности машин.

 

1.Обзор литературных источников

 

Неполноповоротные гидравлические универсальные экскаваторы  монтируются на базе серийных пневмоколесных тракторов класса 1,4. Они представляют собой мобильные малогабаритные землеройные машины с экскаваторным и бульдозерным оборудованием для выполнения земляных (в грунтах I…III категорий) и погрузочных работ небольших объемов на рассредоточенных объектах. Наиболее эффективно такие экскаваторы применяются в стесненных условиях.([1]стр. 58)

Базовой моделью  неполноповоротных экскаваторов является экскаватор ЭО-2621В, имеющий ряд модификаций. Так, например, экскаватор ЭО-2621В-2 отличается отЭО-2621В увеличенной глубиной копания, усовершенствованным управлением  и большим количеством сменных  видов рабочего оборудования  (22 вида).

Основным  рабочим органом неполноповоротных экскаваторов служит унифицированный ковш 2 (рис. 1) прямой и обратной лопат вместимостью 0,28 м³, входящий вместе со стрелой 5, рукоятью 3 и гидроцилиндрами 4, 6, 7 подъема стрелы, поворота рукояти и ковша в комплект экскаваторного оборудования машины. Это оборудование монтируется на поворотной колонне, установленной на усиленной раме 10 базового трактора 8. Поворот колонны с рабочим оборудованием вокруг вертикальной оси в плане на 180° обеспечивается цепным поворотным механизмом, состоящим из двух попеременно работающих гидроцилиндров, втулочно-роликовой цепи и звездочки, жестко закрепленной на валу поворотной колонны. Экскаватор ЭО-2621В-3 — имеет реечный механизм поворота.

Устойчивость  экскаватора при работе обеспечивается двумя выносными опорами 1, управляемыми гидроцилиндрами. Спереди трактора навешен неповоротный бульдозерный отвал 9, управляемый гидроцилиндром. Неполноповоротные экскаваторы оснащаются также узким и специальным ковшами вместимостью 0,15 м³ для рытья узких траншей, погрузочным ковшом вместимостью 0,5 м³, крановой подвеской грузоподъемностью 0,5 т, жестким грейфером вместимостью 0,25 м³, однозубым рыхлителем, гидравлическим молотом, грузовыми вилами, буровым оборудованием, захватом для укладки бордюрных камней, обратной лопатой со смещенной осью копания для рытья траншей вблизи зданий и сооружений и т. п. Смена рабочего оборудования производится машинистом непосредственно на объекте.([1]стр. 63)

 

 

Рисунок 1- Пневмоколесный неполноповоротный гидравлический экскаватор ЭО-2621В-2

 

 

Гидравлическая  система неполноповоротных экскаваторов выполняется двухпоточной. Один из потоков (экскаваторный) служит для привода рабочего оборудования и обеспечивает изменение угла наклона стрелы, поворот рукояти с ковшом относительно стрелы, поворот ковша относительно рукояти. Другой поток (тракторный) является частью базовой машины и предназначен для подъема и опускания бульдозерного отвала, поворота рабочего оборудования в плане, выдвижения и втягивания выносных опор. Двухпоточная система обеспечивает независимое совмещение операций поворота с любым движением элементов рабочего оборудования.

Потоки обслуживаются  шестеренными насосами с приводом от дизеля трактора через редукторы. Рабочее давление в системе составляет до 15 МПа.

Кинематические  схемы основного рабочего оборудования гидравлических экскаваторов весьма разнообразны. Различные сочетания рычажных и гидравлических звеньев позволяют получить только для рабочего оборудования обратной лопаты более 30 схем. Некоторые из них показаны на рис. 2. Наиболее распространены схемы рабочего оборудования обратной лопаты с четырехзвенными механизмами, когда цилиндры стрелы и рукояти располагаются над продольной осью стрелы.([3]стр.252)

 

 

Рисунок 2 - Характерные кинематические схемы рабочего оборудования обратной лопаты гидравлических экскаваторов [3]:

а, б, в — с двуплечей рукоятью и верхним расположением цилиндра стрелы; г — с двуплечей рукоятью и нижним расположением цилиндра стрелы; д — с одноплечей рукоятью и верхним расположением цилиндра стрелы; е — с одноплечей рукоятью и нижним расположением цилиндра стрелы; 1 — стрела;

2 — рукоять; 3 — ковш; 4, 5,0 — цилиндры;  7 — колонка поворота.

 

Механизмы привода  рукояти различаются расположением  точек крепления цилиндров привода рукояти (цилиндр крепится на стреле, рис. 2, а, б, г, е, или на платформе, рис. 2, в, д) и конструкцией самой рукояти (одноплечая или двуплечая, рис. 2 а, б, в, г).

Применение  четырехзвенных механизмов с верхним  расположением цилиндров (рис. 2, а, б, в, д) исключает возможность ударов цилиндров о грунт при максимальной глубине копания и выгрузке в транспорт, а также уменьшает загрязнение цилиндров. Однако усилия при подъеме стрелы не достигают своего максимального значения, так как в этом случае при подъеме работает штоковая полость. При расположении цилиндра под стрелой (рис. 2, г, е) более рационально используется безштоковая полость стрелового цилиндра при подъеме рабочего оборудования.

Из механизмов привода ковшей наибольшее распространение  получила схема с шестизвенным механизмом поворота ковша, что обеспечивает угол его поворота до 180°.

Механизмы поворота рабочего оборудования относительно вертикальной оси гидравлических экскаваторов довольно разнообразны по конструкции. На полноповоротных экскаваторах привод осуществляется от высокомоментных или низкомоментных двигателей. На неполноповоротных применяются схемы: рычажные с одним или двумя цилиндрами; с гибкой связью (канатные, цепные или канатно-цепные); с зубчатой передачей (с рейкой на цилиндре или рейкой на штоке); с высокомоментным гидромотором. На рис. 3 показаны схемы некоторых из них.

Наиболее  прогрессивным конструктивным решением является решение механизма поворота с высокомоментным гидромотором, который может обеспечить любой угол поворота рабочего оборудования, регулирование крутящего момента и скорости поворота, а также компактность конструкции и надежность действия.

Большое влияние  на режим поворота оказывают различные  устройства для торможения. Почти  все гидравлические навесные экскаваторы  снабжаются выносными опорами, которые повышают устойчивость при поперечных уклонах и расширяют эксплуатационные возможности машины.

 

 

Рисунок 3 - Варианты схем поворотных механизмов гидравлических экскаваторов[3]:

а — рычажный с одним цилиндром; б — рычажный с двумя цилиндрами;

в — с гибкой связью; г, д — с зубчатой передачей; е — с высокомоментным гидродвигателем; 1 — ось колонки; 2 — силовые цилиндры.

 

Механизм  поворота ЭО-2621 (рис. 4) ([3]стр.264) состоит из поворотной колонки 16 и цепной передачи 3...7, управляемой двумя гидроцилиндрами. Гидроцилиндры располагаются под обвязной рамой и связаны с ней через кронштейны 12, 13 (см. рис. 4). Корпус колонки сварно-литой и может вращаться на подшипниках 8 и 11 относительно стакана 9. В верхней части корпуса к проушине 17 шарнирно крепится гидроцилиндр управления стрелой, к проушине 15 — пята стрелы, а в приливе 10 — палец 12 для фиксации колонки в транспортном положении. На шлицах нижней части корпуса гайкой 4 закрепляется звездочка 3, на которую надета втулочно-роликовая цепь 5, соединенная через тяги 7 со штоком б гидроцилиндров управления поворотом колонки.

При монтаже механизма поворота звездочка  3 устанавливается (подбором) так, чтобы угол поворота колонки в обе стороны от продольной оси экскаватора был одинаков. Палец 12 при этом не должен бить по упорам рамы. Для регулировки осевого люфта колонки рабочий орган опускается на землю, стопорная шайба 4 отгибается и затягивается до отказа. Затем отворачивается на 1/8 оборота и стопорится. Если осевой люфт в пределах нормы, колонка при упоре рабочим органом в землю не должна перемещаться. Роликоподшипники смазываются через масленки 13. Чтобы снять внутреннее кольцо подшипника 11, пробки 14 выворачиваются, а на их место ввинчиваются отжимные болты.

 

Рисунок 4 - Механизм поворота экскаватора ЭО-2621

 

Рассмотрим  еще одну конструкцию поворотной колонны неполноповоротного экскаватора. Колонка поворачивается двумя гидроцилиндрами (рис.4), закрепленными в каретке с помощью цапф. В транспортном положении колонка фиксируется стопорным пальцем. При работе экскаватора стопорный палец убирается.([2]стр.93)

 

Рисунок 5 – Колонка поворотная: 1 и 4 – гидроцилиндры; 3 – цапфа; 5 – палец; 6 - колонка; 7 – ось; 

                                                                                                                                    

Гидроцилиндры 1 и 4 вращаются относительно оси. При включении золотника секции распределителя подача рабочей жидкости  по трубопроводам поступает в полость цилиндра 1 и штоковую полость нижнего цилиндра, а штоковая полость цилиндра 1 и полость нижнего цилиндра соединяются со сливом. Возникающее при этом усилие, действующее на поршни гидроцилиндров, вращает поворотную колонку с рабочим оборудованием относительно оси. Для остановки поворота оборудования золотник гидрораспределителя устанавливается в нейтральное положение, полости гидроцилиндров запираются, а перемещение их штоков некоторое время происходит за счет движущегося по инерции рабочего оборудования.

Изменение направления  поворота осуществляется переключением  золотника гидрораспределителя в другое рабочее положение, при котором полости цилиндров нагнетания соединяются в обратном направлении. Остановка оборудования при его повороте в крайнее положение обеспечивается встроенными в гидроцилиндр тормозными устройствами.

 

 

 

 

 

Рисунок 6-Расчетная схема поворотной колонки гидравлического эксковатора: S_c- усилие от пяты стрелы; P_цс-усилие от цилиндра стрелы; R_Ax и R_Bx –реакции в опорах корпуса колонки.[9]

Рабочее оборудование экскаваторов ЭО-2621 и  ЭО-2621А (рис. 7, а, б) ([2]стр.104) состоит из следующих узлов: стрела 3, рукоять 8, унифицированный ковш 17 прямой и обратной лопат, крановая подвеска, бульдозер и силовые гидроцилиндры. По специальному заказу заводом поставляются вилы, ковш грейфера и ковш увеличенной емкости.

Стрела  3 и рукоять 8 экскаватора ЭО-2621 А сварной конструкции переменного коробчатого сечения. Концы стрелы выполнены в виде литой проушины 5 и литой пяты 1, которой стрела шарнирно соединяется с основанием поворотной колонки 14. Рядом с проушиной привариваются кронштейны 4, к ним пальцем крепится шток цилиндра 15 управления стрелой. В средней части стрелы располагается стальная закаленная втулка 2, сквозь которую проходит палец крепления гидроцилиндров 19 управления рукоятью.

В нижней части рукояти приварена  литая, вилка 9, к которой крепится ковш 17, а в верхней — кронштейны 6 с втулкой 13 для крепления штоков цилиндров 19 управления рукоятью при оборудовании обратной лопатой. К втулке 12 присоединяется рукоять к стреле, а к кронштейну 11 — штоки цилиндров при оборудовании прямой лопатой. Переоборудование обратной лопаты на прямую производится по схеме, показанной на рис. 6, б.