Проектирование одноковшового гидравлического экскаватора ЕК-8

Масса, кг                                                                         97

Исходные данные для  проектирования редуктора поворота поворотной платформы

Изобразим расчётную  схему

 

Рисунок 4.3. Расчётная схема для расчёта редуктора механизма поворота.

 

Обороты, получаемые на выходе гидромотора найдём из выражения (4.22). откуда выразим  n.

Q_м=Q_н·

=124.8·0,98·0,96=117.4 л/мин

Частота вращения шестерни

n_ш=n_п.п·D_оп·D_ш                                                

    где    n_п.п — частота вращения поворотной платформы;

D — диаметр опорно-поворотного устройства.

D=B-B_к

где В – ширина колее, В=2500мм. 

В_к – ширина колес, В_к=686мм.

D=2500-686=1814мм=1.8м.

D=m·z                                            (4.28)

D_ш=12·20=240 мм=0,24 м

n_ш=8·1.8/0.24=60 мин^-1

Передаточное число  редуктора

U_р=n_г.м/n_ш=651/60=10,8

Принимаем цилиндрический горизонтальный двухступенчатый  редуктор Ц2-250 с передаточным числом  U_р=10.

 

5. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЭКСКАВАТОРА

 

В связи с тем, что нами принят для расчётов новый рабочий орган  и в процессе копания возникают другие силы (по численному значению большие чем у стандартного ковша), то это приведет к нарушению устойчивости экскаватора. Поэтому нами выполнен статический расчёт экскаватора.

 

5.1 Определение веса  противовеса

 

Величина противовеса выбирается исходя из условия, что равнодействующая всех вертикальных сил действующих на экскаватор никогда не выходит за пределы поворотного круга. Расчётными положениями будут такие, когда ковш наполнен грунтом на наибольшем удалении относительно оси экскаватора и когда ковш опирается о грунт (рисунок 5.1).

Расчёт производим исходя из условия:

 

,                                        (5.1)

 

Составим уравнение моментов относительно точки В:

 

 

 где G_a – вес опорно – поворотной платформы с механизмами на ней. Принимаем G_a=0.4·G_эк.·g, кН.

Получаем G_a=0.4·8.32·9.81=32 кН.

Тогда:

 

Составляем уравнение моментов относительно точки А:

Ковш при этом разгружен и  оперяется на грунт, а рукоять  вертикальна.

 

; ;

Получаем:

 

Рисунок 5.1 Расчетная схема для определения массы противовеса М 1:50 
        Тогда:

Получили: G^ІІ_пр=17.14 кН > G^І_пр=11.5 кН, значит силу тяжести противовеса следует выбирать между двумя этими значениями, но ближе к G^І_пр. Принимаем G_пр=11 кН или G_пр≈1100 кг.

 

 

5.2 Проверка экскаватора на устойчивость

 

После того, как был выбран противовес, необходимо провести проверку устойчивости машины в рабочем положении. Расчётным положением при расчёте экскаватора на устойчивость является случай, когда экскаватор стоит на склоне 5⁰ в сторону стрелы, поворотная платформа установлена поперёк ходового оборудования (рис.5.2). Устойчивая работа экскаватора характеризуется коэффициентом устойчивости:

;                                                                       (5.2)

 

 где М_у – удерживающий момент;

М_у=G_п·r_п+G_а·r_а , кН.

М_о – опрокидывающий момент, находим относительно точки А (рис.5.2);

М_о=G_к.·r_к.+G_р·r_р+G_с2·r_с2+ G_с1·r_с1;

  где S – ветровая нагрузка, кН:

S=q·F,                                                      (5.3)

 

   где F – площадь сопротивления задней стенки экскаватора, м²;

q – сила давления ветра, q=250 Па.

F=Н·В_пп=3.0·2.5=7.5 м².

Получаем: S=250·7.5=1870 Н≈1,8 кН.

 

Тогда: М_о=4.7·4.4+4.41·2.7+7.0·1.0+6.0·0.095+1.8·2.1=43.9 кН;

М_у=11·2.0+32·1.15=58.6 кН;

 

К_у= =1.3.

При полученном коэффициенте устойчивости устойчивая работа экскаватора будет обеспечена.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5.2 Расчетная схема для определения устойчивости экскаватора

М 1:50

 

6. РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКСКАВАТОРА

 

 

Основным технико-экономических  показателей экскаватора является его производительность. Производительность одноковшовых экскаваторов зависит от многих факторов: конструкции машины, времени рабочего цикла, являющейся базовой характеристикой экскаватора, состояния и качества грунта и забоя, уровня организации производства земляных работ, квалификации машиниста и др.

Теоретическую производительность определим

П=q·n ,                                                                      (6.1)

    где     q — геометрический объём ковша;

               n — конструктивно-расчётное число рабочих циклов за 1ч работы.

,                                                                 (6.2)

    где     t_ц — теоретическая продолжительность рабочего цикла.  t_ц=16 с.

 

   Тогда                                            П_т=0,32·225=72 м³/ч

 

Техническая производительность экскаватора учитывает коэффициент наполнения ковша влияние разрыхления грунта и продолжительности цикла.

,                                              (6.3)

   где      к_н — коэффициент наполнения ковша грунтом. к_н=0,9;

              к_р — коэффициент разрыхления грунта. к_р=1,2.

 м³/ч

Эксплуатационную производительность экскаватора определим с учётом потерь времени, нарушающих непрерывность  его работы.

П_э=П_г·к_в ,                                                 (6.4)

   где      к_в — коэффициент использования машины по времени,  к_в=0,8.

П_э=54·0,8=43,2 м³/ч

Определим удельную энергоёмкость  экскаватора

                                        (6.5)

 

Определи удельную металлоемкость экскаватора

 

                                     (6.6)

 

7. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СХЕМА ЭКСКАВАТОРА И ОСОБЕННОСТИ ЕЕУСТРОЙСТВА

 

Некоторые элементы гидрооборудования мы выбрали в пункте 4; это такие как:

1. Насос аксиально-поршневой сдвоенный с наклонным дискам  серии НП 90

2. Для механизма передвижения гидромотор аксиально-поршневой с наклонным блокам. Гидромотор  типа 303.3.80:

3. Для механизма поворота гидромотор аксиально-поршневой не регулируемый. Гидромотор  типа 310. 2. 28 [9].

4. Примем следующие цилиндры поршневого типа с прямолинейным движением штока.

Один гидроцилиндр стрелы: ЦГ 110х70х800.                                       G_ц.с1..=70 кг

Один гидроцилиндр складывания стрелы: ЦГ 110х70х550.               G_ц.с2..=60кг

Один гидроцилиндр рукояти: ЦГ 100х63х900.                                  G_ц.р..=125 кг

Один гидроцилиндр ковша: ЦГ 100х63х630.                                    G_ц.к..=52 кг

Два гидроцилиндра разъёма  челюстей ковша – ЦГ 100х63х630[9].   G_ц.ч..=52 кг

Гидравлическая  система  экскаватора  предназначена  для  привода силовых  механизмов:

передвижения, поворота платформы, рабочего оборудования, выносных опор - отвала, гидроуправления и рулевого управления.

Работает гидросистема следующим  образам. В нейтральном  положении  золотников гидрораспределителя  рабочая  жидкость  черезвсасывающий фильтр засасывается из гидробака насосом НП 90, через всасывающий фильтр подается по трубопроводам в гидрораспределитель Р1 и далее поступает в сливной канал и маслоохладитель, где охлаждение рабочей жидкости производится потоком воздуха, создаваемого автономным вентилятором. Перед маслоохладителем  установлен клапан, обеспечивающий необходимый подпор в сливной магистрали для нормальной работы подпиточных клапанов гидросистемы. Потом рабочая жидкость поступает в магистральный фильтр для очистки и в гидробак .

При  включении  рукояткой  одного  из  золотников  блока  управления,  например управления ковшом, управляющий  поток рабочей жидкости поступает  под торец золотника рабочей секции ковша гидрораспределителя Р1 и перемещает его, тем самым соединяет рабочий отвод секциипоршневой полости гидроцилиндра ковша  с напором, а рабочий отвод штоковой полости - со сливом. Рабочая жидкость от регулируемой секции насоса НП адресуется по напорному каналу через золотник рабочей секции ковша в поршневую полость гидроцилиндра ковша.

Из штоковой полости гидроцилиндра  ковша рабочая жидкость поступает  через золотник рабочей секции ковша  в сливной канал распределителя Р1 и далее в маслоохладитель, фильтр, в гидробак.

Для ограничения  давления  в  полостях гидроцилиндра ковша  в  рабочую  секцию ковша вмонтированы клапаны, которые одновременно выполняют  функции подпиточных клапанов при  возникновении разряжения в полостях гидроцилиндра ковша.

На экскаваторе ЕК-8 установлен распределитель SX14.

Гидрораспределитель SX14 представляет собой однопоточный гидроаппарат, оборудованный системой LUDV+LS, которая  позволяет обеспечивать на одном  потоке совмещение всех движений экскаватора, включая поворот платформы. Любые движения осуществляются с постоянной независимо от нагрузки скоростью, заданной оператором посредством блока управления (джойстика). 

Гидрораспределитель работает следующим  образом:

Рабочая жидкость от насоса поступает в напорный канал гидрораспределителя и через предохранительный клапан перепада давления ∆Р сливается в гидробак. В связи стем, что рабочие золотники находятся в нейтральном положении, в линии давление отсутствует. Насос при этом выдает минимальный расход, необходимый лишь для поддержания давления в напорной линии, равного 25 кгс/см².

При включении нескольких движений одновременно клапан-компенсатор  уравнивает давление по самому нагруженному органу. Это означает, что в рабочей  гидросистеме  поддерживается  максимальное  давление,  а  клапан-компенсатор  каждой  рабочей секции,  участвующей  в  совмещении  операций,  устанавливается  таким  образом,  что обеспечивает необходимый перепад давления между напором и рабочим органом. Таким  образом, обеспечивается совмещение  потребителей  с  разным  уровнем нагрузки.

Данная система позволяет  гарантированно совмещать движения в любых количествах и в  любых сочетаниях.

Рабочая жидкость, применяемая  в гидросистеме должна отвечать следующим  требованиям: мало изменять вязкость, не воздействовать на уплотнительные элементы, не пениться. Для этого будем применять специальные гидравлические масла: ВМГЗ — в качества основного зимнего сорта масла, МГ-30 — в качества  основного  летнего  сорта  масла.  Вместо ВМГЗ может применяться МГЕ-10А, вместо МГ-30 — И-30А.

 

8. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭКСКАВАТОРА

 

8.1. Общие положения  по техническому обслуживанию

Техническое обслуживание экскаватора – это комплекс мероприятий, направленных на предупреждение преждевременного изнашивания деталей и поддержание постоянной работоспособности или исправности при использовании по назначению, хранении и транспортировании и заключается в выполнении определенных работ.[11].

Техническое обслуживание экскаватора должно обеспечивать:

-  постоянную техническую готовность;

-  максимальное межремонтное  время работы;

-  устранение причин, вызывающих износ, неисправности  и поломки составных частей;

-  минимальный расход  топлива, смазочных и других  эксплуатационных материалов.

Техническое обслуживание экскаватора включает заправку топливом, смазочными материалами и охлаждающей жидкостью, уборку, чистку и мойку, проверку комплектности, надежности крепления и состояния сборочных единиц и их регулировку.

В зависимости от объёма и состава работ, а также периодичности их выполнения

техническое обслуживание экскаватора подразделяют на виды:

ЕО - ежесменное техническое  обслуживание;

ТО после обкатки;

ТО-1 - проводимое через  каждые 125 моточасов работы двигателя;

ТО-2 - ----/-----------/------------       500 моточасов работы двигателя;

ТО-3 -  ---/-----------/------------      1000 моточасов работы двигателя;

СО - сезонное техническое  обслуживание, выполняемое при переходе к новому се-

зону эксплуатации.

При осмотре экскаватора  перед выездом и при ежедневном техническом обслуживании осуществлять общий контроль составных частей, обеспечивающий безопасность работы, проводить работы по заправке и поддержанию надлежащего вида.

Основным назначением  номерных технических обслуживаний является снижение интенсивности износа деталей, повышение долговечности и безотказности сборочных единиц за счет своевременного выявления и устранения неисправностей путем выполнения контрольных, смазочных, крепежных, регулировочных и других работ.