Разработка неполноповоротного устройства со смещением центра поворота на экскаваторе

Для облегчения смазки все шарниры стрелы, рукояти, ковша и их силовых цилиндров  снабжены пресс-масленками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7 - Рабочее оборудование экскаватора ЭО-2621:

а — элементы;

б — схема монтажа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рабочее оборудование устанавливают на поворотном корпусе  колонны. Ковш 4 (рис. 8, а) крепят на оси 3 и через тяги 2 соединяют с гидроцилиндром 1. Так же монтируют на рукояти ковши 5, 6 и 7 и зуб-рыхлитель 8. При монтаже вилочного захвата вилы крепят неподвижно на рукояти болтами, а захват устанавливают шарнирно на оси 3 рукояти.

При переоборудовании на прямую лопату (рис. 8, б) ковш 4 располагают зубьями наружу и закрепляют на нижней вилке рукояти тягами. Штоки гидроцилиндров 12 закрепляют в нижнем отверстии рукояти. Таким же образом монтируют ковши 13, 14 и 15.

Перед установкой грейфера отсоединяют рукава гидроцилиндра 1 ковша, штоки гидроцилиндров 12 и  саму рукоять. Снимают рукоять вместе с ковшом и гидроцилиндром ковша. Рукоять 17 (рис. 8, в) грейфера соединяют со стрелой пальцем 16. Штоки цилиндров рукояти закрепляют на проушине рукояти. Головку 22 присоединяют к рукояти пальцем 21.

На головке  устанавливают две челюсти 24, перемещающиеся двумя гидроцилиндрами 23. Рабочая жидкость подводится по трубопроводам 18 и рукавам 19 и 20. Вместо ковша грейфера с зубьями можно смонтировать на рукояти грейферные вилы 25 или ковш 26 без зубьев.

После каждой замены проверяют работу оборудования на холостом ходу в течение 5 мин.

 

 

Рисунок 8 - Рабочие органы различных видов рабочего оборудования экскаватора-погрузчика ЭО-2626:

а — обратная лопата: б — прямая лопата; в —  грейфер; 1 — гидроцилиндр ковша; 2 —  тяги; 3 — ось; 4 — унифицированный  ковш обратной и прямой лопат; 5 — узкий ковш; 6 — профильный ковш; 7 — специальный ковш; 8 — зуб-рыхлитель; 9, 10 — болты; 11 — вилочный захват; 12 — гидроцилиндр рукояти; 73 — погрузочный ковш: 14 — решетчатый ковш: 15 — ковш для зерна; 16, 
21 — пальцы; 17 — рукоять; 18 — трубопровод; 19, 20 — рукава; 22 — головка грейфера; 23 — гидроцилиндр ковша грейфера; 24 — челюсть ковша грейфера; 25 — грейферные вилы; 26 — ковш без зубьев.

Рисунок 9- Основные виды резания (копания) грунтов:

а- отдельными зубьями; б- ковшами; 1- блокированное; 2- полусвободное;

3- свободное.

 

 

 

Рисунок 10- Рабочее оборудование в  сборе[9]

Таблица 1- Рабочее оборудование в сборе

 

 

2. Выбор прототипа

 

По исходным данным и проведенному анализу выбираем экскаватор-погрузчик «ДЭМ-114» выпускаемый Смолевическим предприятием «Дорэлектромаш» рис.8.[9]

«ДЭМ-114»  предназначен для выполнения экскавационных работ на грунтах I-IV категории.

Машина оборудована комфортабельной кабиной увеличенного объёма с панорамным стеклом.

Управление рабочими органами — гидравлическое, джойстиковое, с возможностью одновременного выполнения до 4-х операций.

Гидросистема выполнена с использованием импортных комплектующих: гидрораспределителя, элементов фильтрации, гидроцилиндров.

Боковое смещение каретки ± 590 мм позволяет проводить работы в стеснённых условиях; в транспортном положении снижается нагрузка на задний мост. Увеличена глубина копания до 4420 мм при уменьшенной габаритной высоте 3480 мм.

В качестве базового трактора используется трактор МТ3 "Беларус 82.2" либо "Беларус 920" с передним мостом балочного типа. При оснащении экскаватора бульдозерным поворотным отвалом используется трактор МТ3 "Беларус 82.1".

Максимальная глубина копания, мм………………………………….....4420

Вылет на уровне земли, мм……………………………………………..5350

Вылет для погрузки, мм………………………………………………….1700

Максимальная высота копания, мм……………………………………..5100

Максимальная высота погрузки, мм…………………………………….3400

Угол поворота ковша, град………………………………………………..195

Боковое смещение каретки, мм…………………………………………..590

Габаритная высота, мм ………………………………………………….3480

Ширина по опорным лапам , мм………………………………………...2240

Колея задних колёс, мм………………………………………………….1800

Объем основного ковша экскаватора, м ^{3……………………………………..}0.3(0.12,0.25)

Масса машины, кг: -экскаватор с погрузчиком…………………………6500

                                   -экскаватор с поворотным отвалом……………….6250

 

Рисунок 11 – Общий вид экскаватора-погрузчика ДЭМ-114.

 

Рисунок 12 – Основные эксплуатационные размеры рабочих параметров.

 

Таблица 2 – Основные эксплуатационные размеры

Базовый трактор МТЗ-82.2 либо МТ3.92 с передним мостом балочного типа и рулевым управлением с гидроцилиндром в рулевой трапеции и насос-дозатором. Экскавационное и погрузочное оборудование изготовлено из специальных легированных конструкционных сталей. Благодаря внедрению прогрессивной технологии полуавтоматической сварки в среде смеси аргона и углекислого газа конструкция узлов и деталей выдерживает повышенные механические и температурные нагрузки. В базовую комплектацию экскаватора входит, комфортабельная кабина увеличенного объема с панорамным стеклом, 2-х скоростной стеклоочиститель, стеклоомыватель и 4 рабочие фары. В просторной и эргономичной кабине установлено поворотное сидение с фиксацией. Номинальная грузоподъемность 1тонна. Смещаемая ось копания позволяет выполнять работы в стесненных условиях. При транспортных переездах экскавационное оборудование компактно складывается, размеры и нагрузку на ось заднего моста, что значительно уменьшает габаритные размеры базового трактора. Управление рабочим оборудованием джойстиковое, с возможностью совмещения до 4-х технологических операций. Основой гидросистемы является аксиально-плунжерный насос. Система выполнена на базе комплектующих ведущих европейских производителей: Bosh-Rexroth, Brevini; Busak + Shamban, Filtrеc, Manulli. Рабочее давление 230 Bar. Система фильтрации закрытого типа с тонкостью очистку 10 мкм.

Рисунок 13- Принципиальная гидравлическая схема[8]

 

3.Выводы по итогам поиска

 

При проведении поиска были рассмотрены различные модели, выпускаемые различными предприятиями. У каждой из моделей были выявлены свои конструктивные особенности. Например, экскаватор ДЭМ-114 оборудован смещаемой осью копания, что позволяет работать в стесненных городских условиях, не совершая лишних передвижений. Боковое смещение каретки ± 590 мм; в транспортном положении снижается нагрузка на задний мост. Увеличена глубина копания до 4420 мм при уменьшенной габаритной высоте 3480 мм.

 

 

 

4. Выбор и расчет основных параметров

 

Основными параметрами  гидравлических одноковшовых экскаваторов являются емкость ковша , вес экскаватора , мощность двигателя , рабочие размеры экскаватора, а также давление и производительность насосов. ([1]стр.127)

Рисунок 14- Схемы к определению усилий в элементах конструкции

рабочего оборудования: а- обратной лопаты; б- прямой лопаты.

 

Оптимальная связь параметров рабочего оборудования и процесса копания (емкость ковша, ширина и глубина резания, скорость резания) и параметров гидропривода должна обеспечить использование полной мощности двигателя с целью получения максимальной производительности и минимальной себестоимости работ.

 

 

 

Вес экскаватора находим из выражения([1]стр.136)

 

 

Определим вес ковша, стрелы и рукояти.

Вес ковша с грунтом равен

 

 

Вес рукояти

 

 

Вес стрелы

 

.

 

Размер полубазы экскаватора:

 

                             

Основание для  назначения параметров ковшей [8] – результаты исследования их взаимодействия с грунтом, а также статические данные о ковшах. Кроме того, при выборе параметров используется информация об объектах разработки.

 

 

 

 

Рисунок 15- Схема образования призмы волочения и изменения наполнения рабочего органа в зависимости от наклона траектории рабочего органа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определим некоторые  размеры ковша:

1.ширина  ковша 

2.минимальная толщина стенки  ковша 

 

.

 

 

Остальные геометрические параметры ковша можно определить приблизительно по следующим формулам([1]стр.143):

 

 

где - вместимость ковша, м

 

Рассчитанные параметры не являются не точными по этому при проектировании ковша необходимо руководствоваться ГОСТ 30067-93.

 

Из условия наполнения ковша  может быть найдена максимальная толщина срезаемой стружки грунта

 

 

где - ширина ковша, м, принимаем ;

      - высота копания (табл.2), м, ;

      - коэффициент разрыхления грунта, ;  

 

 

 

Исходя из найденных размеров срезаемой стружки  и заданных грунтовых условий  можно определить расчетную величину касательной составляющей реакции грунта на ковш (силу сопротивления копанию)

 

 

где - удельное сопротивление копанию, , ;

 

 

.

Рисунок 16- зависимость силы сопротивления копанию

от толщины срезаемой стружки (P=f(h))

 

Таблица 3- Удельное сопротивление  копанию в зависимости от рода грунта

Род грунта		Усилие копания в % от общего сопротивления	Удельное  сопротивление копанию, кг/см2
Категория	Наименование		Для драглайна	Для лопаты
1	песок	52-58	0,7-0,85	0,48-0,46
2	легкий  суглинок	59-63	1,3-1,5	0,92-1,08
3	жирная  глина	64-68	1,75-2,5	1,3-1,86
4	ломовая глина	73-77	2,6-3,8	2,8-3,00

 

 

5.Тяговый расчет экскаватора

 

В общем случае тяговое усилие необходимое  для движении машины выражается формулой ([5]стр. 76, [8]):

 

 

где  - внутренне сопротивление хода, кН

 

 

        - сопротивление инерции при трогании с места, кН

 

 

        - сопротивление движению, кН

 

 

      где  - коэффициент сопротивления движению при минимальной скорости движения.

 

          - сопротивление ветра, кН

 

 

         где  - предельное давление ветра, МПа, ;

                - примерная подветренная площадь, м , ;

 

.

 

          

 

- сопротивление от подъема,  кН

 

 

 

 

Тогда общее тяговое усилие равно

 

.

 

 

Мощность двигателя, необходимая  для передвижения будет равна([5]стр. 79):

 

 

где - скорость передвижения экскаватора по площадке,

 

.

 

Выбираем  двигатель марки ММЗ – дизель мощностью 60 кВт.

Коэффициент использования экскаватора по мощности при передвижении

 

.

 

6. Расчет производительности.

 

У одноковшовых экскаваторов различают  проектную (теоретическую), техническую  и эксплуатационную производительность.([1]стр. 83)

Теоретическая производительность равна:

 

 

где - емкость ковша, м ;

       - минимальная продолжительность рабочего цикла при заданных условиях работы, с: в соответствии с ГОСТ 17343-71 продолжительность рабочего цикла определяют при разработке грунта III категории, средних параметров забоя, коэффициенте наполнения ковша, равном не менее 1,0, повороте платформы на угол 90 и с выгрузкой грунта в отвал, для проектируемого типоразмера  .

 

 

Рисунок 17- Зависимость усилия резания от длины горизонтальной режущей кромки при снятии стружки с постоянным сечением

Техническая производительность экскаватора  рассчитывается с учетом характеристики грунта

 

 

где - коэффициент наполнения ковша, который представляет собой отношение объема разрыхленного грунта в ковше перед разгрузкой к емкости ковша, ;

      - коэффициент разрыхления грунта, который характеризует отношение объема разрыхленного грунта к объему, который он занимал в естественном залегании, ;

      - продолжительность цикла с учетом характеристики грунта,

.

 

Эксплуатационная производительность определяется за смену работы экскаватора