Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Основы проектирования многоковшовых экскаваторов непрерывного действия

..pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
7.62 Mб
Скачать

Горизонтальная сила RB2 прижимает ползун к вертикальной стойке и создает дополнительное сопротивление. Расчетная нагрузка в вертикально направленной передней части рамы составляет

RA/ = RA+ P RB2.

(2.123)

здесь р — коэффициент трения ползуна; p,= 0,l-^0,15.

Усилие

на штоке цилиндра вертикального подъема передней

части

рамы ротора определяют из выражения

 

RA

(2.124)

 

здесь i — передаточное отношение на блоке, i= 2.

Усилие на штоке цилиндра подъема задней части рамы:

Ршц RBI/K

 

 

Подъемный механизм

выполнен

по второй

схеме (см.

рис. 3.8, б), вертикальные

реактивные

силы в

шарнире А,

крепления передней части рамы экскаватора и в опорном ко­ лесе RB определим из трех уравнений равновесия внешних сил, откуда найдем RA и RB.

Передняя часть рамы экскаватора поднимается горизон­ тальным гидроцилиндром через систему полиспастов. Пере­ даточное отношение полиспаста i= 2.

Усилие на штоке цилиндра Pnm=RA/i; задняя часть рамы опирается на колесо, в кронштейне которого установлен ци­ линдр. Усилие на штоке цилиндра в этом случае равно опор­ ной реакции: Pum=RB.

Подъемный механизм выполнен по третьей схеме (см. рис. 3.8, в). В конструкции оригинально решен вопрос подъема ротора. Передняя часть рамы ротора поднимается вертикаль­ ным цилиндром, задняя — наклонно расположенным путем отклонения вертикальной стойки, к которой присоединена рама. Усилие на штоке наклонного цилиндра находят из ра­ венства суммы моментов всех внешних сил относительно опо­ ры А: РШЦ—Ш а /Ъ.

На штоке вертикального цилиндра усилие рассчитывают на максимальную реактивную силу RA.

2.2.9. Расчет на прочность

Расчет обечайки ротора. На ротор действуют силы Роь Р02 и окружное усилие на зубе венцовой шестерни. Нагрузки, действующие на роторы, определяют для случая

его выглубления. Для простоты расчета допускают, что вся нагрузка на роторе приложена к одному ковшу и касательная сила Poi направлена по оси поворота переднего шарнира крепления прицепного устройства к тягачу (рис. 2.24).

Рис. 2.24. а — схема действующих нагрузок на обечайку ро­ тора, б — расчетная схема обечайки ротора

Суммарное касательное усилие SPoi определяют по мак­ симальному крутящему моменту:

Р

= vp

2Мр

 

г OK

“ г '

DР

 

Нормальное усилие находят из условия равновесия рото­

ра относительно шарнира в точке А:

 

ЕР0„Ь — Ор/2 = 0;

ЕРМ

Gp /2

b

 

 

 

Реактивные силы Ri и R2, соответствующие давлению на опорные катки О! и 0 2, определяют по силам P0i и P0i и окруж­ ному Рок.

Составим уравнение моментов сил относительно точки 0 2, найдем реакцию:

М02=0: Ril—РокС—Po2li + Poiа = 0; Ri —(PoC+Po2li + Poia)/l.

Составим сумму Проекций сил на ось:

2 х = 0 :

RiCosaj + PoKCOsp—Рогсоэу—Poisiny±...±R2Cosa2=0.

Ро1siпу + Рогсоэу—R1cosa ± Роксозр

i\2==:-‘---------------------------------------------

cosa2

""

 

 

Знак ± при определении проекции окружного усилия за­ висит от положения ведущей шестерни. Ротор имеет форму замкнутого кольца и представляет собой трижды статически неопределимую систему, в которой внешние силы приложены не симметрично и изменяют свое значение. Но нагруженный участок между двумя опорными катками Oi и 0 2 имеет не­ большую кривизну по сравнению с радиусом кривизны, у не­ го отношение высоты кольца h к радиусу кривизны р состав­

ляет h =

Поэтому с некоторыми допущениями

обод кольца между катками можно рассчитать как защем­ ленную прямолинейную балку. Реактивные моменты в ме­ стах защемления определяют по формулам:

от действия силы Р02

М2 = — к Р 02М з 2

 

 

 

 

L2

 

 

 

от действия силы P0i

 

 

 

 

 

 

A V ----- k ^ -^ (4 U ,

-

3/,2 -

L2) .

(2.125)

от действия силы Р0кр

 

 

 

 

 

 

М / =

к ^£>(4Lq

-

3q2 -

L2) ,

 

где к — коэффициент,

учитывающий

влияние

отброшенной

части кольца

ротора,

ориентировочно

принимают

к = 0,7ч-0,8.

 

 

 

 

 

 

Расчетный момент в сечении приложения сил Poi и Р02

 

М3 = М2"—М2'—М2 + R211.

(2-126).

Напряжение

в сечении ротора

аи = M3/W.

Если отношение

h/p<V6, то

расчет производят

как для замкнутого кольца,

имеющего трижды статически неопределимую систему. Дей­ ствующие силы Poi; Р02 и Рок приводят к одной равнодейст­ вующей по правилу сложения сил.

Максимальный изгибающий момент слагается от действия

двух сил Роь Р02; его можно представить выражением

 

Мтах = ЕР01 г sin а + £P0,h + k

(4Lq - q2 - L2)

(2.127)

LMB = 0 RBL — —Tj-^Vp' + V > -

gpviVi +

Рок ^OK Pol Го1 ^02^

= 0.

Окружное усилие на приводе ротора определим по формуле 1020 Np Tip

ск vp

Суммарную мощность, затрачиваемую на привод ротора, примем из уравнений (2.106), а максимальный крутящий мо­ мент из (2.108). По уравнениям (2.128) найдем значение ре­ акций RA и RB.

При расчете раму рассматриваем как балку, лежащую на двух опорах. После определения реакций построим эпюры пе­ ререзывающих сил, изгибающего момента, крутящего момен­ та и найдем максимальный изгибающий момент, на который и рассчитываем сечение балки.

Балку проверим на касательное напряжение от действия внецентронно приложенных сил. Общее напряжение в балке:

.АЛця

S

Mкр

vv 1Г

F

w„

W

 

 

где S — горизонтально приложенная

сила, растягивающая

или сжимающая балку, ее принимают равной тяго­ вому усилию из формулы (2.109).

Эксцентрично приложенными силами, вызывающими кру­ чение балки, являются Рог и реакции на опорных катках из уравнений (2.123).

3. ТРАНШЕЙНЫЕ ЭКСКАВАТОРЫ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

3.1. Краткие сведения о мерзлых грунтах

Почти вся территория СССР покрывается в зимний пе­ риод мерзлыми грунтами, причем более 10,5 млн. км2 зани­ мают вечномерзлые грунты, мощность залегания которых из­ меняется от нескольких метров до 1,5 км [16]. Поверхност­ ный слой вечномерзлых грунтов (деятельный слой) подвер­

Время наличия мерзлых, грунтов (в месяцах) по районам страны

Индекс

района (см. рис. 3.1)

П1

П2

П3

П4

П5

П6

А„

 

О •I-

о

о•Iсл-

О

30—50 20-30

10-20

5 -1 0

 

Глубина разработки, ]м

 

1,0

1,5

2,0

2,5

4,0

10

11

 

12.

 

 

1

10

11

12

 

д

 

7

 

8

11

6

7

 

8

 

 

 

5 - 6

 

 

го характеристики промерзания грунтов в различных районах страны:

 

Ап = 2 (Hni*Vti),

(3.1)

 

1=1

 

 

где

ti — среднее абсолютное

значение температуры за каж­

 

дый зимний месяц;

 

 

Но, — глубина промерзания грунта в каждом зимнем ме­

 

сяце;

в течение которых грунт име­

 

п — количество месяцев,

 

ет отрицательную температуру.

 

Распределения температур для указанных выше зон при­

ведены на рис. 3.2.

 

 

Прочность мерзлых грунтов по рекомендациям

работы

[16]

оценивают числом ударов

С динамического плотномера

ДорНИИ (табл. 19). Число С комплексно, определяет физи­ ческое состояние грунта и прямо пропорционально усилиям резания. Оно входит в расчетные зависимости для определе­ ния усилий резания.

Влажность грунтов в зависимости от гранулометрическо­ го состава и района страны изменяется в значительных пре­ делах. Согласно СНиП II—Д. 5-—72 [24] вся территория

СССР разделена на 4 зоны: I — зона вечно- и многолетне­ мерзлых пород, II, III и IV — зоны сезонномерзлых грунтов:

II — зона избыточного увлажнения; III — значительного ув­ лажнения в отдельные годы; IV — недостаточного увлаж­ нения.

£ * с - к

- /г

-/<?

- г

- в

- 4,

- г

Рис. 3.2.

Изменение

средней температуры грунта

в зонах

в зимний период года в

зависимости от

 

 

 

глубины

 

В работе

[17]

проведено деление зоны I еще на 4 района

(рис. 3.3):

Ii — высокой

влажности

сезоннооттаивающего

слоя {влажность грунтов со выше влажности границы текуче­ сти ©т); h — умеренной влажности [©= (0,8—1,0)©т] ; 1з — малой влажности сезоннооттаивающего слоя (©<0,8©т); 1-4 — островной вечной мерзлоты [©=(0,7—1,0)©т] -

Рис. 3.3. Схема дорожно-климатического районирования

Число ударов С для мерзлых грунтов различного типа и состояния (шкала сопротивляемости мерзлых грунтов по числу С) по А. Н. Зеленину

Грунт

Влаж­

 

ность

—1

 

W, %

 

 

 

12,0

40-50

Супесь

15,0

65-75

 

19,0

75-85

 

28,0

65-75

 

10,0

28-33

Суглинок

20,0

60-70

'

25,0

70-80

 

30,0

65-75

 

59,0

40-45

 

17,0

35-40

Глина

24,0

55-60

 

31,0

65-70

 

49,0

40-45

 

6,0

12-14

Песок

8,0

25-30

 

11,0

504-55

 

18,0

150-160

—3

55-65

1054-120

140-160

120-130

34-37

110-120

150-160

100-110

50-60

70-80

90-100

120-130

654-70

15-18

35-38

654-70

о см •I* о о

Температура, 0'С

 

 

 

 

 

—5

—10

—15

—25

—40

,90+95

140-155

170--185

230

-240

310

-330

1504-170

2004-230

270-290

330-360

420

-435

200-230

270-300

340—360

450-480

500—.530

165-190

215-230

280-300

400

-420

460

-480

36-40

40'—43

43-50

50-56

70

-80

150-185

215-235

240-260

375-385

450

-470

195-220

250-280

3204-340

4254-460

4804-520

140-150

210-230

250-270

350-370

420-440

75-80

110-125

165-175

220-240

285

-315

100-110

150-165

180-200

250-270

290

-315

125-135

190-210

220-235

270-285

340-380

140-160

230-250

290-310

290-320

380-420

904-100

1354-145

180-190

235-245

280-310

20-22

25-27

284-30

324-35

404-45

40-45

50-53

-

60-65

-

854-90

954-100

110-115

120-130

140-150

220-230

240-250

260-280

285-300

325

-340

 

Характерные значения влажности грунтов для зон

 

Т р у п т

 

 

З о н а

 

 

 

ii

Ь

14, II

III

IV

 

Глина

52 —65

42-52

32-40

30-36

21-27

17-22

Суглинок

33-52

27-42

20-32

18-30

13-21

11-17

Супесь

22-33

18-27

14-20

104-18

84-13

64-11

Песок

16-22

12-18

8 -1 4

54-10

3-48

24-6

Характерные значения влажности грунтов для указанных зон приведены в табл. 20 [17, 18].

3.2. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ

По ГОСТ 19618—74 отечественная промышленность вы­ пускает два типа траншейных экскаваторов: ЭТЦ — экска­ ватор траншейный цепной и ЭТР — экскаватор траншейный роторный.

Экскаваторы изготавливают на базе гусеничных и колес­ ных тракторов (ЭТР-134, ЭТР-162, ЭТР-253А, ЭТЦ-165, ЭТЦ-208В и т. д.) или специальных тягачей (ЭТР-204, ЭТР-223, ЭТР-224, ЭТР-254).

Навесное оборудование траншейного экскаватора состоит из следующих основных механизмов: рабочего органа, отваль­ ного устройства, зачистного башмака, ходоуменынителя, ме­ ханизма подъема и опускания рабочего органа.

У большинства экскаваторов^привод механизмов передви­ жения, подъема и опускания рабочего органа гидравличе­ ский, а привод рабочего органа механический. У экскаватора

ЭТР-134 привод всех механизмов

гидравлический [19,

23, 25].

 

В конструкциях роторных экскаваторов получили распро­

странение две компоновочные схемы

машин: с полуприцеп-

ным и навесным рабочим органом. Полуприцепная схема* ко­ гда рабочий орган в транспортном и рабочем положениях опирается на колесную опору, показала себя наиболее пер­ спективной для мощных и тяжелых роторных экскаваторов (ЭТР-253А, ЭТР-254). Навесной вариант, когда рабочий ор­ ган в транспортном положении удерживается на весу, а в ра-

Соседние файлы в папке книги