книги / Основы проектирования многоковшовых экскаваторов непрерывного действия

Расчет вала приводных звездочек цепи. Вал приводных звездочек ковшовой цепи рассчитывают на изгиб и кручение. Схема действующих сил приведена на рис. 2.13:

Рис. 2.13. Расчетная схема приводного вала

натяжение в рабочей ветви цепи

Рр = 0,5SA° + - g - ( P 0Kp +

в холостой ветви цепи

р х = O,5SA° + - | s a ;

на второй звездочке

Ppi = 0I5SA° + “2"(Рокр + $д) ; Pxl = 0,5SA° --- *

Окружное усилие на начальной окружности звездочки при­ водной цепи находят из выражения

где Рокр — окружное усилие, кН; Гзв — радиус звездочки, см.

Вал, шпоночные соединения и звездочки рассчитывают на максимальные нагрузки Р0кР и SA°, считая, что Р0кР распре­ деляется между различными нитками цепи с коэффициентом неравномерности 0,8. Допускаемые напряжения в этом слу­ чае принимают с обычным коэффициентом запаса.

ЕЗ

Ковшовые рамы цепных траншейных экскаваторов (рис. 2.14) выполняют цельными или телескопическими, чаще всего в виде сварной балки коробчатого сечения, в верхней части в горизонтальной плоскости у приводного вала раздва­ ивается.

Подвеска ковшовых рам выполняется канатной или ги­ дравлической — посредством гидравлических цилиндров. Ковшовые рамы рассчитывают по общим правилам расчета металлоконструкций.

Рис. 2.14. Ковшовая рама траншейного цепного экскаватора

Действующие силы (см. рис. 2.15): собственный вес рамы gp, вес ковшовой цепи с ковшами gKq, усилие копания Рур, усилие натяжения цепей SA° и Бд и усилие в подъемных ка­ натах. Расчетная схема представлена на рис. 2.15. Напряже­ ние в балке рамы складывается из напряжений изгиба в вер­ тикальной плоскости аи, сжатия аСж, изгиба в горизонталь­ ной плоскости и кручения:

Здесь Wо — момент сопротивления кручению, см3;

Wr — момент сопротивления в горизонтальной плоскости; WH— момент сопротивления в вертикальной плоскости.

Ковшовую раму рассчитывают для двух рабочих поло­ жений:

начало копания, когда ковшовая рама опущена на днев­ ную поверхность и угол наклона рамы а минимальный, рав­

ный 5—8°; ковшовая рама находится под углом а = 45—50°, копание

производится на полную глубину.

Рис. 2.15. Расчетная схема ковшовой рамы

Ковшовую раму рассматривают как балку, лежащую на двух опорах; одной опорой служит кронштейн крепления ва­ ла приводной звездочки, а второй — ковш у натяжного бара­ бана, который лежит на грунте. Промежуточные ковши обыч­ но крепят на свободно провисающей цепи, и рама в этом слу­ чае на ковшах не лежит. Напряжение изгиба в вертикальной плоскости определяют по формуле

гидравлического цилиндра, Н; LQ- длина ковшовой рамы, м;

ризонтальной осью ковшовой рамы, °.

Для определения реактивной силы приравниваем нулю сумму моментов вертикальных сил относительно оси натяж­

здесь а — плечо от оси приводной звездочки точки А до на­ правления силы N.

Ориентировочно массу ковшовой рамы с ковшами и це­ пью можно принять (2—43)

gM*+gp=Gp= (0,17^-0,28) Go,

где F — площадь сечения рамы.

В горизонтальной плоскости рама изгибается от боковых усилий, приложенных к крайнему зубу ковша, в конструкци­ ях, имеющих жесткое соединение цепи с кортовой рамой:

h — расстояние от зуба ковша до оси рамы.

При свободно провисающей цепи боковая сила Бд прини­ мается по (2.56).

Скручивание рамы происходит от действия двух сил: уси­ лия копания Рк, приложенного к крайнему зубу, и неравно­ мерного натяжения ковшовой цепи Рцр. При расчете прини­ мают распределение усилия между цепями 2/3 Рцр и 1/3 Рцр. Момент, скручивающий раму, определяют из выражения

+ ‘г)а + * 5

2.2. РАСЧЕТ РОТОРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ

Основным параметром траншейного экскаватора, опре­ деляющим его габаритные размеры, является диаметр рото­ ра. Его устанавливают в зависимости от глубины копания:

где Dp — диаметр ротора, м; Н — глубина траншеи, м.

Диаметр ротора, кроме того, зависит и от конструкции его крепления к несущей раме и расположения привода (рис. 2.16). Чем ниже опущена несущая рама к центру ро­ тора, тем больше должен быть его диаметр.

Рис. 2.16. Конструктивная схема роторного траншейного эк­ скаватора: 1 — ротор; 2 — несущая рама; 3 — редуктор привода ротора; 4 — опорное колесо

Ширину обечайки ротора устанавливают в зависимости от конструкции ковша и места расположения венцовой шес­ терни.

Венцовая шестерня может состоять из отдельных секто­ ров по нескольку зубьев в каждом, которые крепят к обечай­ ке с наружной стороны болтами (рис. 2.17, а). Венец запрес­ совывают во внутренний диаметр обечайки или крепят к ней болтами (рис. 2.17, б). Первый способ с точки зрения эксплу­ атации наиболее удобен, он позволяет по отдельности заме­ нять изношенные зубья. Существенный его недостаток — бы­ стрый износ зубьев вследствие внеполюсного зацепления. При втором способе зубья шестерен постоянно работают в абра­ зивной среде и подвержены большему износу.

Ширину обечайки ротора определяют по формуле

Здесь а — уширение ковша: а = 0,05 м.

2.2.1. Размеры ковша

Размеры ковша вычисляют по эмпирическим формулам:

где bK; hK; 1к — соответственно, ширина, высота и длина ков­ ша, м;

В — ширина траншеи, м; Т — шаг ковша, м.

Траектория, описываемая режущей кромкой ковша, явля­ ется эпициклоидной и выражается уравнениями

X= Rpsin cp + k ср; Y = RP(1—cos <p),

где Rp — радиус ротора по зубьям ковша, м; Ф — угол поворота ковша от вертикали;

к — постоянный коэффициент, k= v3/vp Rp; v3— скорость хода экскаватора, м/с;

vp — окружная скорость на зубьях ковша м/с.

Ковш должен заполняться грунтом на пути резания, соот­ ветствующем повороту ротора на угол ф0, и длина пути ре­ зания равна

здесь ф0 — угол поворота ротора до выхода ковша из забоя;

е— разность между геометрическим углом ф и кине­ матическим углом резания у .

Ввиду малых значений угла е можно принимать cos е=1, тогда Lp= RpSinфo. Кинематический угол резания всегда меньше геометрического ф. Разность между ними достигает Ф— у = 4—6°, и ее следует учитывать при установлении задне­ го угла на зубьях ковша.

Толщина серповидной срезаемой стружки — всегда вели­

Здесь фо — полный угол поворота ковша, в забое.

2 .2.2 . Определение усилий резания

На зуб ротора действуют касательная Poi и нормальная Р02 составляющие усилия резания.