книги / Основы проектирования многоковшовых экскаваторов непрерывного действия
..pdfAi= ОД м; р = 0,1 м. Относительные величины по ширине ро-
Ь‘ «
тора ai= R^ = 0,16;
аг = Тр = 0 ,2 9 ; аз = Ъ7 = 0,8
В табл. 27 приведены усредненные значения Ьл, бб, I2 и
So ДЛЯ разработанного УкрНИИпроектом типажа карьерных роторных экскаваторов.
130
при угле разгрузки ,р0 = 100—110° число_ разгрузок в минуту
18'/к
n z |
tР |
|
Здесь Vp — окружная скорость ротора, м/с; Т — шаг ковшей, м.
Шаг ковшей находят из выражения
Т = |
b |
Ч |
tgY |
||
где у — угол наклона траектории |
режущих |
|
к вертикальной плоскости; |
|
|
b — ширина стружки; |
|
|
(4.35)
кромок ковшей
-tg Y -= -^ ; |
(4.36) |
vp |
|
vn— линейная скорость кромок ковшей в горизонтальной плоскости.
Ширину стружки как при горизонтальной, так и верти кальной разработке забоя определяют из выражения
Ь = nz zKnp l- U)p (а + Lcosa + Rsln?) (4.37)
где vn — скорость режущих кромок ковшей в горизонталь ной плоскости, м/мин;
nz — число разгрузок в минуту;
Пр-— число оборотов ротора в минуту;
zK— число ковшей; |
|
кромки ковшей в гори |
(оп — угловая скорость режущей |
||
зонтальной плоскости, рад/с; |
||
Юр — угловая скорость режущей |
кромки в вертикальной |
|
плоскости; |
ч |
|
а— расстояние от оси поворота платформы до оси креп ления стрелы;
L — длина стрелы, м;
a — угол наклона стрелы;
Rp— радиус ротора по режущей кромке ковшей, м;
Р — угол поворота ковша относительно вертикальной оси.
Текущая ширина стружки является функцией угла пово рота режущего элемента, она достигает максимального зна чения на уровне вала. В зависимости от угла поворота плат формы скорость ее изменяется в соотношении (табл. 28)
4.5. РАСЧЕТНЫЕ УСИЛИЯ И ПАРАМЕТРЫ СТРУЖКИ
Рис. 4.9. Сечение срезаемой стружки: а — толщина струж ки в вертикальной плоскости; б — толщина стружки при горизонтальном резании; в —
параметры стружки
висимости от угла поворота
h? = hc COS ф -f
Определение элементов стру жки, срезаемой роторным эк скаватором, позволяет полу чить исходные данные для на хождения усилий резания и за трат энергии на подъем грун та, расчета производительности, определения числа ковшей и динамических расчетов экска ватора. Параметрами стружки являются толщина s0, ширина Ь0 и высота hc (рис. 4.9).
При отработке забоя гори зонтальными ' слоями высоту ленты по оси движения экска ватора выбирают в пределах hc. Ее текущее значение в зарелы ф находят по формуле
1 |
hecosv! sin2 cp |
|
(4.43) |
|
2 |
a -f- Lcos a |
i |
||
|
где ф — угол поворота в плане; |
|
|
|||
|
Yi — угол отклонения в плане режущей кромки ковша от |
||||
|
оси стрелы экскаватора. |
|
|
||
Толщина стружки |
зависит от положения режущей кромки |
||||
ковша относительно оси ротора |
(угол (3), оси |
роторной стре |
|||
лы |
(угол а) и от угла ф поворота стрелы в плане (см. рис. 4.9, |
||||
б) |
[3, 6]. Толщина |
вертикальной стружки в плане забоя оп |
|||
ределяется как разность полярных радиусов |
векторов pi й |
||||
Р2- Scp = pi— Р2, ИЛИ |
|
|
|
|
|
|
s<? |
^СОЭф |
1 |
S()COSYi-51п2ф |
\ |
|
2 а + Lcosa + R p / |
||||
|
|
|
|||
Толщина стружки в плоскости ротора с учетом изменения ее в плане забоя равна
s? = s0 cos ф sin р |
1 . |
*cos ф cos2 р .. s i n ^ \ |
||
|
1 + x |
smp |
+ Х ^ |
|
_So_ . |
= |
So_ |
|
COSY |
2Rp ’ |
' |
2 а + I cos ф + R p |
Максимальная толщина ее будет при р= 90° и <р = 0, т. е. на уровне высоты оси ротора.
При предварительных |
расчетах толщину стружки можно |
||
принимать по простой зависимости |
|
|
|
Kp*smax*b*hc |
—qKH• Smax = |
blT" |
(4.45) |
Ширину стружки как при горизонтальных, так и верти кальных лентах определяют по (4.37).
Принятые размеры стружки проверяют по равенству ее объема с емкостью ковша
Sb = s0 cos ф sin р. |
(4.46) |
Наиболее эффективно используется усилие ротора при со- g
отношении толщины и ширины стружки b= 1 гтап г [13].
1 JO-S-ZJO
Подставим значения hc и b в формулу (4.46), имеем:
sm„ - (1,22^1.58) | |
/ |
' |
(4.47) |
Здесь кь — коэффициент высоты |
стружки, |
равный kh= |
|
= (0,5ч-0,7). Площадь сечения стружки, срезаемой ковшом, находящимся в любом угловом положении [13],
F pi = F m a x C O S [ ( i — 1) + p i ' ] ,
где р/ — угол с горизонталью, образованный радиусом, про веденным через кромку верхнего работающего ков ша при высоте стружки hc = 0,66Dp, Pi'=19°.
Площади сопротивления стружек, срезаемые соответст венно первым, вторым и третьим ковшами:
Fi = |
т г ^ - COS 19° ; |
(4.48) |
|
Пс^р |
|
Fll = i ^ |
C 0S(P l-19°) ; |
|
F,„ = ncKp cos (23, - 19°) ,
где Pi — угол между ковшами.
Число ковшей, находящихся в работе, находим из |
выра |
|
жения |
|
|
Фк — ~2 |
+ a i |
|
где а — угол, соответствующий дуге копания, |
|
|
2 ^ D pkh - - 2 P |
|
|
а = arcsin —------—-------- - |
(4.49) |
|
|
L)p |
|
при kh=0,66; а=19°20, тогда рк= 109°20. |
|
|
Число ковшей, одновременно находящихся в грунте, |
|
|
Рк |
1 |
|
nzk — “ру |
"Ь I > |
|
где Pi=360/zK. |
|
|
Толщина стружек, срезаемых ковшами: |
|
|
Sl= SmaxCOS 19°20', |
(4.50) |
|
Sn= SmaxCOS (Pi—19°20/) . |
|
|
Sin= SmaxCOS (2p!—19°20'), |
|
|
Площадь стружки ковша определим по формуле [3, 13]
Fp=spbpcos ф sin рк. |
(4.51) |
Здесь для каждого ковша подставляют свое значение pKi, со ответствующее дуге копания. Т&лщину и ширину стружки принимают максимальными.
Окружное усилие на роторе при копании складывается из усилий, затрачиваемых на преодоление сопротивлений.
I. Копание грунта — отделение его от массива
P O .= K I,FI + K,2FH + K I3FIII, |
(4.52) |
где Кп; K12; К13 — удельные сопротивления копанию в зави симости от толщины стружки, принимают [13]
К „= К, + l / > |
(A,) |
(4.53) |
V |
Si |
|
Здесь
Ki — удельное сопротивление копанию, МПа; si — текущая толщина стружки;
А — коэффициент; значения коэффициентов Ai и Кь при нимают из табл. 29.
2. Усилия на преодоление трения в ковше при заполне нии Ртр, сообщение породе в ковше кинетической энергии Рин, заполнение ковша Рз [6, 13] составляет
РТр+ Рин+ Рз = (0,02+0,15) Poi.
3. Нормальное усилие Рог принимают для работы в креп ких грунтах (0,45-ь0,55) Роь в мягких грунтах — (0,2-т-
+0,25) Р01.
4.Преодоление бокового усилия — усилие подачи
Рб = |
Ро. Xs |
(4.54) |
Предварительно боковое |
VP |
принимать из |
усилие можно |
табл. 30 в зависимости от параметров стружки So/b0, катего рии грунта и назначения Уп/Ур= 0,06-ь0,15 или из графика зависимости Рб от Poi (рис. 4.10).
Т а б л и ц а 30
Значения бокового усилия Рб в зависимости от Poi
Категория
грунта
I—II
III—IV
IV—V
о СП ■1- сл
0,20
0,35
0,50
So/bo |
|
1,5-2,5 |
2,5-4,0 |
0,25 |
0,35 |
0,40 |
0,50 |
0,55 |
0,65 |
Тогда для грунтов III и IV категорий |
|
|
|||
Рк = Ро1+ 0,15Р01+ 0,3Poi + 0,35Р01= 1,8Роь |
(4.55) |
||||
Момент сопротивления вращению ротора [9, 13] |
|
||||
Мр = (Е Р01 + |
Dp |
Dn + |
s |
|
|
|х,Е Р02) — |
-)-------- |
---- |
ЕРб + |
|
|
+ |
0.15Р01~ ° |
+ |
ЕМЬ |
|
(4.56) |
где SMi — момент, создаваемый весом грунта в ковше, отно сительно оси ротора;
Mi = qrpizrpi —q Y Kn"j~ ^rpi 5
Ilc
здесь у — объемная масса, кг/м3;
138
Рис. 4.10. График зависимости бокового усилия от усилия копания: Рб/Р«
от So/b0; |
Рб/Рк от 2 F CP Ю2 см2; P G/Р к от Vn/Vp; удельное сопротивление |
||
грунтов |
Ki: |
1 |
— 0,286—0,326 МПа, II — 0,336—0,571' МПа, III — 0,326— |
0 46 МПа, |
IV |
— 0,280—0,226 МПа; V — 0,22—0,286 МПа, VI — 0,154— |
|
* |
|
|
0,187 МПа. |
hi — возвышение кромки ковша над подошвой забоя, м; hc — высота стружки, м;
Trpi — плечо действия грунта, м.
4.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ПРИВОДА КОПАНИЯ И ПОВОРОТА СТРЕЛЫ
Мощность привода ротора затрачивается на копание, за полнение ковша грунтом, подъем его и сообщение грунту ки нетической энергии. Она выражается формулой
NP = NK+ Nn, |
(4.58) |
где NK, Nn — мощность, затрачиваемая на копание соответст венно;
|
Nk = |
MpWp |
|
|
102(frjD |
|
|
(IP 01 + |
D0 |
DD + s |
D0 |
+ |
p— - £P6 + |
0.15EPOI ~2 |
|
|
|
1020T)P |
|