книги / Основы проектирования многоковшовых экскаваторов непрерывного действия
..pdfСуммарное усилие Рк определяют по сумме площадей се
чения стружек: |
(2.88) |
PK= SFi-kI> |
|
где Fi — площадь стружки, срезаемой каждым |
ковшом в се |
чении, нормальном к траектории (рис. 2 .2 0 ): |
|
Fi = bHSi • cos (90—ср) = bKs • sin ф;
здесь 90—ф ■— угол, определяющий положение ковша относительно горизонтали;
Ьк — ширина стружки и ковша, м; s — подача на один ковш, м.
Площадь стружек, срезаемых всеми ковшами: |
|
||
2Fi = bKs(sin ф0-}-sin (ф0—Дф) + s in ^ 0—2Дф) + ... |
|
||
|
+ ... sin^o—тДф), |
|
|
где т — число ковшей; |
|
|
|
Дф — текущий угол поворота гщ ковша. |
|
||
Касательная сила, действующая на каждый ковш, равна |
|
||
|
Poi = bKsky, |
(2.89) |
|
где Ьк — ширина ковша, м; |
снимаемая ковшом, |
м; |
|
s — текущая |
толщина стружки, |
||
ку — удельное |
сопротивление |
резания (см. табл. |
10; |
табл. И). |
|
|
|
Значения ку относятся к моменту заполнения ковша при вы ходе его из забоя или входе в забой.
Нормальную составляющую от касательной силы P0i опре деляют из зависимости
Ро2=(0,2ч-0,5)Р01. (2.90)
Удельное сопротивление резанию К и копанию Ку, грунтов при работе многоковшовых экскаваторов, объемный вес у, коэффициент разрыхления Кр и коэффициент Ai,
учитывающие уменьшение толщины стружки [9, 13]
|
|
|
К у, МПа, |
для экскаваторов |
|
|
|
|
|
|
Труп- |
Грунты |
К, МПа |
роторных |
цепных |
траншей |
|
|
|
у, т/м3 |
|
па |
попереч |
попереч |
|
А |
А, |
Кр |
||||
|
|
|
ного ко |
ного ко |
ных |
|
|
|
||
|
|
|
пания |
пания |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
_______ Ё------- |
и. |
7 |
8 |
9 |
- 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
IПесок, супесь, суг линок мягкий и
средней крепости' |
0,02-5-0,055 |
II.Суглинок без вклю чений, гравий мел
|
кий и средний |
0,053-5-0,15 |
||
III |
Суглинок |
крепкий, |
||
|
гравий |
крупный, |
||
|
глина средней кре |
|||
|
пости и крепкая, |
|||
|
влажная или раз |
|||
|
рыхленная |
|
0,14-5-0»,20 |
|
IV |
Суглинок крепкий |
|||
|
со щебнем, |
галькой, |
||
|
крепкая |
глина, |
сла |
|
|
нец глинистый, мяг |
|||
|
кий конгломерат |
0,19-^0,31 |
||
0,04-5-0,13
0,12-г-0,25
0,20-5-0,38
о СО О |
•1- О с л СП |
0,06-5-0,18 0,07-5-0,23 5
0,15-5-0,3 |
0,21-5-0,40 1 0 |
0,24-5-0,45 0,38-5-0,66 16
0,37н-0,65 |
о 05 СЛ |
о ОО о |
26 |
|
|
•1* |
|
и1,2-5-1,5 1,05-=-1,1
2,8 |
1,4-5-1,9 |
1,14-5-1,26 |
3,6 1,6-5-2,0 1,24-5-1,30
4,5 |
-5 - |
2,2 |
1,28-5-.1,37 |
|
1,9 |
При тупых зубьях усилие Р02 может увеличиться и достиг нуть
Ро2= (0,4-М ,0)Р01. |
|
Касательное усилие, приложенное к зубу |
при его повороте |
на угол ф, |
(2.91) |
Poi<p = bKskysin ф. |
Каждый из зубьев, находящихся в забое, нагружен различ ными усилиями резания. Максимальное усилие действует на верхний зуб. Суммарное касательное усилие копания всех зубьев, находящихся в работе, составляет
PK = 2P0i(p = 2Fiky = bKsky(sin ф0 + 8т(ф 0—Дф) +
+ sin (ф0—2Дф) +... + sin (ф0—тД ф ), |
(2.92) |
где т — число ковшей, находящихся в работе.
Число ковшей в работе постоянно меняется от mmax, соот ветствующего выходу верхнего ковша из забоя, до mmin, ко гда он еще не вышел из забоя. Соответственно этому изме няется и коэффициент неравномерности и нагрузки на ро торе:
\ / |
__ |
р |
г к шах |
||
К |
- |
Р • |
|
|
гКШ1п |
неравномерность нагрузки уменьшается с увеличением глу бины копания и числа ковшей.
Толщина стружки в формуле определяется как подача ма
шины на один зуб: |
|
|
|
s = |
V? |
(2.93) |
|
ЬО z Kn p |
|||
|
|
||
где v.) — скорость рабочего хода экскаватора, м/ч; |
12 об/мин. |
||
пр — число оборотов ротора, об/мин; пр = 8 |
|||
zK— число ковшей ротора (для траншейных |
экскавато |
||
ров принимают от 14 до 18). |
|
||
Значения коэффициента неравномерности принимают из
табл. 12. Горизонтальные составляющие обеих сил |
Рокр и |
Р02 для каждого ковша |
|
Р г =г Р 01 cos (90 - ф ) + Р02 cos ф , |
(2.94) |
где ф — угол поворота ковша от вертикали. |
|
Силы Ро1фи Р02 суммируются: |
|
2Рк = 2Ро1 + 2 Ро2- |
|
Коэффициенты наполнения и рызрыхления
Категория грунта |
кн |
кр |
I — песчаные грунты |
0,9-И ,2 |
1,08-М,17 |
I — торф, растительный грунт |
0,8-г-1,1 |
1,2-И.З |
II — суглинки |
0,8 -М ,0 |
1,14-М,28 |
III — глинистые грунты |
0,75-5-0,95 |
1,24-5-1,3 |
IV — тяжелые глины |
0,7-т-0,9 |
1,26-М ,82 |
IV — мергель, опоки |
0,7-5-0,9 |
1,33-5-1,37 |
Значение коэффициента наполнения кн может быть и вы ше. На него влияют степень опорожнения ковшей и влаж ность грунта: чем больше влажность и липкость грунта, тем меньше степень опорожнения и наполнения ковша грунтом.
Эффективная производительность определяется из выра жения
где кв — коэффициент использования рабочего времени: кв = 0,7 -т- 8,0; П0 — конструктивная производительность, м3/ч.
Конструктивную или теоретическую производительность вычисляют по формуле
|
n 0 = 60qKzKnp. |
|
(2.97) |
|
С к о р о с т ь р е з а н и я |
|
|
При |
ее выборе учитывают способ |
разгрузки |
грунта из |
ковшей. |
В траншейных экскаваторах |
разгрузка |
происходит |
через переднюю кромку ковша под действием веса грунта. Это дает возможность избежать пересыпания грунта в ковш, идущий сзади.
Скорость резания выбирают исходя из следующих требо ваний:
она-должна обеспечивать разгрузку ковшей; траектория падающего грунта должна вписываться в зо
ну разгрузки на транспортере; грунт из ковша должен выгружаться раньше, чем ковш
пройдет зону разгрузки.
Пределом скорости, ограничивающим гравитационную раз грузку, считается критическая скорость, при которой сила, тяжести частицы грунта и действующая на нее центробеж ная сила в крайнем верхнем положении равна
икр |
|
3,13 |
(2.98) |
|
Rp sin ф |
У Rp sin qp |
|||
|
|
Та же скорость, выраженная через число оборотов:
|
30 |
(2.99) |
|
Пкр |
]/R psinq) |
||
|
|||
Фактически число оборотов |
ротора принимают пр< п кр. |
||
Обычно максимальная скорость вращения ротора |
|
||
П т а х —(0,5—г-0,6) ПКр, |
(2.100) |
||
где о)кР — угловая критическая скорость, 1/с; |
|
||
Rp — радиус ротора, м; |
|
|
|
пнр — критическая скорость вращения, об/мин; пр —.фактическая скорость вращения, об/мин; Ф — угол, при котором происходит разгрузка.
Дальность полета частиц грунта в горизонтальном на правлении (см. рис. 2.20) определяется из выражения
X= vpcosat.
Путь, проходимый грунтом в вертикальной плоскости,
|
у = |
xtga - |
|
|
VpCOSJ a |
где |
a — угол начала |
разгрузки; для предварительных расче |
тов |
принимают сс = 30° |
|
Ширина транспортера с бортами, обеспечивающая раз грузку, должна быть не менее длины ковша плюс траекто рия падения грунта.
Сектор разгрузки ковшей L\ принимают равным
Li = 2ЬЛ, |
(2.101) |
где Ьл — ширина ленты транспортера, т. е. путь прохождения ковша в зоне разгрузки, м.
Время прохождения ковша в зоне разгрузки, с: tt= — ,
здесь vp — окружная скорость ковша, м/с.
'Необходимо, чтобы время прохождения ковша в зоне раз
грузки t было больше времени выгрузки грунта из ковша t2 Ориентировочно можно принять
t2 = 0 jy h ^ h K.
Окружную скорость ротора у отечественных экскаваторов принимают 1,7-^2,7 м/с. Современные модели роторных экс каваторов имеют несколько скоростей рабочего органа, кото рые позволяют изменять режим резания в зависимости от свойства грунта.
2.2.4. Мощность
Мощность затрачивается на резание грунта ковшами и от косниками, на придание грунту скорости ротора, подъем грун та из траншеи до места разгрузки, перемещение его до ме ста выгрузки и на движение машины:
N = NP + NH+ N TP + N3, |
(2.102) |
где Np; NH; NTp; N3 — соответственно, |
мощности на резание |
грунта и придание ему скорости ротора, подъем грунта, тран спортирование его к месту выгрузки и движение машины.
Мощность на резание грунта можно определить по.фор
мулам |
|
|
|
|
|
|
Р« vp |
(2.103) |
|
|
Np = 1020 7i |
|
||
или |
Nn |
Пт Ку |
|
|
367-10* г) |
’ |
|||
|
|
|||
где Рк — суммарное усилие копания, кН, находимое по зави симостям (2.88); (2.92).
Скорость ротора |
” Dp п |
|
60 |
||
VP = |
Мощность, затрачиваемая на резание грунта боковыми откосниками
При рытье траншеи трапециевидного профиля затрачива ется дополнительная мощность на разработку откосов фреза ми или боковыми ножами:
Рф ky |
(2.104) |
|
NФ= 367-IQ4?; ’ |
||
|
||
где F(|)= F—ЬКН — площадь сечения траншеи, вырезаемая |
||
боковыми откосниками, м2; |
|
|
