Проектирование траншеекопателя роторного навесного

На роторе установлено 16 ковшей вместимостью по 85 л, схема расстановки зубьев на ковшах показана на рисунке 5, г.

Технические характеристики экскаваторов ЭТР-204, ЭТР-223 и      ЭТР-224 представлены в таблице 1.

Дальнейшей  модернизацией траншейных роторных экскаваторов являются модели ТР-204А, ЭТР-223А и ЭТР-224А, обеспечивающие прокладку траншей в грунтах I... IV категории и в мерзлых грунтах с глубиной промерзания до 1 м. В талых грунтах до III категории включительно можно отрывать траншеи с откосами. Базовой машиной служит трактор Т-130МГ мощностью 118 кВт.

Модернизированы конвейер и его привод, кинематическая и гидравлическая схема и система переоборудования конвейера При изменении стороны разгрузки грунта относительно продольной оси экскаватора.

Механический  привод конвейеров заменен на гидравлический от гидронасосов 210.20.13.21 Б с питанием от насосов 210.20.16.21 Б, соединенных по замкнутой схеме циркуляции рабочей жидкости. Обратное движение конвейеру обеспечивается гидрораспределителями. Гидролинии соединены обратными клапанами, предохраняющими насосы от поломок при реверсе ротора.

Подпитка  замкнутой системы рабочего хода и привода конвейера осуществляется сдвоенным насосом. Температура рабочей жидкости контролируется термометром, а охлаждается жидкость калорифером.

Плоский с  бортами складывающийся конвейер имеет шарнирно соединенные две секции равной длины, снабженные штангами для размещения приводных барабанов.

Конвейер внутри ротора с помощью специального механизма может перемещаться в пределах, обусловленных габаритами рабочего органа. Опорные и поддерживающие ролики конвейера унифицированы с серийной конструкцией.

Таблица 1.2

Техническая характеристика модернизированных экскаваторов

	ЭТР-204А	ЭТР-223А	ЭТР-224А
Техническая производительность в грунтах I категории(м3/ч)	650	650	600
Параметры траншеи(м)
глубина	2,0	2,2	2,2
ширина	1,2	1,5	0,8
Скорость рабочего хода(м/ч)	10…300	10…30	10…300
Скорость ленты(м/с)	3,9…5,0	3,9…5,0	3,9…5,0
Масса(кг)	31400	33500	31100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ ПРИНЯТОЙ КОНСТРУКЦИИ

 

ЭкскаваторЭТР-134(рисунок 2.1) отрывает узкие траншеи прямоугольного профиля. Состоит из базового тягача, рабочего оборудования в виде ротора и зачистного устройства, установленных на общей раме. Рама соединена с базовой машиной через основную раму, в транспортное положение рабочее оборудование переводится с помощью механизма подъема. Опорой ротора экскаватора ЭТР-134 является центрально расположенный вал. Грунт, срезаемый и доставляемый на поверхность ножами ротора, ссыпается транспортёром на берму (полоса зелени вдоль траншеи по обе ее стороны) траншеи. В трансмиссию экскаватора входят: раздаточный редуктор, являющийся одновременно насосной станцией и приводным механизмом рабочего хода; редуктор привода ротора, а также элементы трансмиссии трактора (коробка передач, задний и бортовые редукторы). При транспортном передвижении гусеничные цепи приводятся от двигателя через раздаточный редуктор, карданный вал, коробку передач, задний мост трактора и бортовые редукторы. Движение на рабочих скоростях обеспечивается гидромеханическим ходоуменьшителем. Ротор приводится от высоко-моментного гидромотора через редуктор. Гидросистема экскаватора ЭТР-134 состоит из четырех независимых систем с общими элементами (гидробаком, фильтрами, калорифером, манометрами и термометрами) в виде контуров: рабочего перемещения, привода ротора, подъема и опускания рабочего оборудования.

Рисунок 2.1 — ЭкскаваторЭТР-134

1 – кабина, 2 – тягач, 3 – гидравлическая система, 4 –  тяга, 5 – стойка, 6 – рамка подъема  конвейера, 7 – кронштейн, 8 – стойка, 9 – тяга, 10 – рама зачистного устройства, 11 – зачестное устройство, 12 – нижняя рама ротора, 13 – верхняя рама ротора, 14 – отвальный конвейер, 15 – поддерживающие ролики, 16 – рама подвески конвейера, 17 – ножевой откосообразователь, 18 – рама рабочего органа,19 – направляющие ролики, 20 – ротор, 21 – ковш, 22 – приводное устройство ротора, 23 – гусеничная тележка, 24 – гидроцилиндр

 

Рисунок 2.2 — Кинематическая схема экскаватора ЭТР-134

1-Двигатель, 2, 4, 5- насосы, редукторы: 3- раздаточный, 10- бортовой, 11- привода ротора, 6- карданный вал, 7 гусеничная цепь, 8- коробка передач, 9- задний мост, 12- ротор, 13, 14- гидромоторы.

Кинематическая схема экскаватора ЭТР-134 (рисунок 2.2) отличается от кинематической схемы базового трактора ТТ-4 тем, что вместо трелевочной лебедки вместе с редуктором привода и раздаточного редуктора в трансмиссии между коробкой передач 8 и двигателем 1 установлен новый раздаточный редуктор 3, соединенный с трансмиссией трактора карданным валом 6, а с двигателем — малым карданным валом.

Раздаточный редуктор обеспечивает возможность прямого соединения входного вала с карданным валом, и тогда экскаватор работает в транспортном режиме, имея 8 передач вперед и 4— назад. При смещении подвижной муфты, установленной на выходном валу раздаточного редуктора, назад ее зубчатый венец соединяется с блоком шестерен и получает движение от аксиально-поршневого гидромотора 14, питание которого осуществляется регулируемым самовсасывающим насосом 5. Изменение подачи рабочей жидкости в последнем приводит к бесступенчатому изменению рабочих скоростей экскаватора в диапазоне 10...640 м/ч. Этот же насос через второй золотник управляет гидроцилиндрами рабочего органа.

Раздаточный редуктор включает также насос 2, обеспечивающий постоянную подачу рабочей жидкости к высокомоментному гидромотору 10 привода рабочего органа, и насос 4, обслуживающий систему вентилятора охлаждения калорифера экскаватора.

Гидромотор 13 прифланцовывается к корпусу редуктора 11 привода рабочего органа 12. На выходном шлицевом валу гидродвигателя установлена шестерня, входящая в постоянное зацепление с шестерней выходного вала редуктора, на котором установлена приводная звездочка, входящая в зацепление с зубчатыми рейками ротора.

 

Рисунок 2.3 — Профиль траншеи отрываемая роторным траншейным

экскаватором 

Рабочий процесс роторных траншеекопателей включает несколько  операций: экскаватор располагают по оси траншеи и при отключенном механизме перемещения при помощи механизма подъема ротора переводят его в рабочее положение; включают выбранную рабочую скорость перемещения и одновременно привод вращения ротора; используя гидроцилиндры механизма, заглубляют ротор на проектную глубину; ковши ротора, оснащенные зубьями, разрыхляют грунт, который попадает внутрь ковшей и поднимается на поверхность; при прохождении верхней точки грунт из ковшей ссыпается на ленту конвейера и разгружается в отвал.

Поскольку ротор участвует  в сложном движении, складывающемся из поступательного вместе с тягачом  и вращательного относительно собственной  оси, стружка срезаемого грунта имеет серповидную форму, причем сечение увеличивается от дна траншеи к дневной поверхности.

Чтобы грунт при транспортировании из траншеи не пересыпался из ковша, внутри ротора в передней части установлен запорный сектор, положение которого относительно ковшей регулируется винтами.

 

 

Рисунок 2.4 — Ковш экскаватора

1 – корпус ковша, 2 – зуб, 3 – державка зуба, 4 – цепи.

 

Ковш имеет дугообразную форму с цепными днищами 4, улучшающими  опорожнение ковшей, особенно при  работе на вязких грунтах. На ковше расположены гнезда 3 для установки зубьев 2 или клыков, предназначенных для разработки твердых или мерзлых грунтов. Зубья устанавливают в ступенчато-шахматном порядке, обеспечивающим равномерное рыхление грунта по всей ширине разрабатываемой траншеи и наименьшую затрату энергии на разработку грунта.

В необходимых случаях, чтобы уменьшить обрушение стенок траншеи, на рабочее оборудование устанавливают  ножевые откосники. Ножи откосников крепят к нижней и верхней траверсам, которые устанавливают в кронштейнах,

приваренных к раме рабочего органа.   
3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

 

К основным параметрам ротора относятся диаметр ротора, измеряемый по режущим кромкам ковшей или  их зубьев; скорость вращения ротора; размеры и формы ковшей; частота разгрузок; число ковшей; шаг ковшей; месторасположение транспортера.

Диаметр ротора D зависит от максимальной глубины траншеи или канала Н и принимается равным (1,7...1,9) Н

 

D = (1,7...1,9)

1,3 = 2,21…2,47 м.

 

или определяется  по эмпирической зависимости

 

                                              D = 1 + 1,28 Н, м,                                            (3.1)

 

D = 1 + 1,28

1,3 = 2,66 м.

Принимаем D = 2,7 м.

На грунт, находящийся  в ковше, действует сила тяжести грунта G и центробежная сила F. Скорость ротора, при которой сила тяжести равна центробежной силе в момент достижения ковшом наивысшего положения, называется критической скоростью v_кр и определяется по формуле

 

                                            v_кр =

  ,                                      (3.2)

 

v_кр =

м/с.

 

При такой скорости грунт  в ковше, находящемся в наивысшем  положении, окажется как бы в состоянии невесомости и из ковша высыпаться не будет, что приведет к переполнению и остановке ротора.

Скорость вращения ротора v_p определяется из соображений обеспечения свободной ссыпки грунта из ковшей внутрь ротора, где он попадает на ленточный транспортер.

 

                                                    v_р = (0,3...0,5) v_кр,                                             (3.3)

 

 

v_р = (0,3...0,5)∙3,64=1,09…1,82 м/с.

 

Принимаем v_{р =} 1,5 м/с.

Определяем угловую скорость

 

                                               ω_р =2v_p

D,                                                  (3.4)

 

ω_р =2

1,5 2,7 = 1,11 рад/с.

                                                                 

Размеры ковшей в основном определяются шириной траншеи b_т или минимальной шириной канала по дну. При ширине траншеи (канала по дну) не более 1,2 м принимают однорядную установку ковшей, при большей ширине – двухрядную, что объясняется необходимостью обеспечения жесткости конструкции ротора. При однорядной установке ширина ковша b_к определяется по зависимости

 

                                                    b_к = 0,9 b_т,                                               (3.5)

 

где b_т–ширина траншеи.

 

b_к = 0,9 ∙ 0,5 = 0,45 м.

 

Принимаем b_к = 0,45 м.

Высота ковша (рис. 3.2)

 

                                               h_к = (0,4...0,6)b_к,                                          (3.6)

 

h_к = (0,4...0,6)

0,45 = 0,18…0,27 м.

 

Принимаем h_к = 0,25 м.                                

Радиус днища ковша

 

                                         r_к = (1,8...2,0) h_к,                                        (3.7)

 

r_к = (1,8...2,0)

0,25 = 0,45…0,5 м.

 

Принимаем r_к = 0,45 м.

Длину ковша l_к найдем угол А :

,                              (3.8)

. 

 

 

Находим расчетную длину  ковша  :

 

,                                           (3.9)

 

 

Однако, как следует  из рисунка 3.1, если известны h_к, r_к и R, то l_к можно найти графически. Графический расчет приведен в приложении А.

Зная размеры ковша, можно определить его геометрическую (расчетную) вместимость

 

                                                 V_к = k_ф b_к l_к h_к,                                        (3.10)

где k_ф – коэффициент формы, учитывающий то, что ковш не является правиль-

              ным параллелепипедом. Принимается k_ф =  0,8...0,9 [1]. Принимаем k_ф = 0,85.

V_к = 0,85

0,45 0,435 0,25 = 0,04 м³.

 

Частоту разгрузок z_p определяют из формулы расчета технической производительности П_т по выносной способности

 

                               П_т = V_к z_p k_н / k_p,                                          (3.11)

 

где k_н – коэффициент наполнения. Для того чтобы грунт в ковшах не  переуплотнялся и легко высыпался из ковшей, принимается k_н меньше единицы, в пределах 0,8...0,85. Принимаем k_н = 0,82 [1];

  k_p – коэффициент разрыхления грунта. Принимается по табл.1 или 2 прило   жение [1]. Принимаем k_p = 1,3.

 

 

Рисунок 3.1 — Обозначение основных размеров ротора.