Проектирование траншеекопателя роторного навесного

Из формулы (3.11) получим

 

                                              z_p = П_т k_p /V_к k_н,                                             (3.12)

   

z_p = 0,05

1,3/0,04 0,82=1,7 с^-1 = 1,98 с^-1.

 

Зная z_p , рассчитаем шаг ковшей

 

                                                    Т_к = v_р / z_p ,                                          (3.13)

 

Т_к = 1,5 / 1,98=0,75 м.

 

Число ковшей

 

   z_к = pD /T_к,                                               (3.14)

 

z_к = 3,14

2,7 /0,75=11,3.

 

Принимаем z_к=12.

Результат, полученный по формуле (3.14.), округляется до ближайшего целого числа и затем определяется уточненное значение v_р, соответствующее округленному значению Т_к при принятых z_к и z_р.

Уточняем шаг ковшей Т_к

 

T_к = pD / z_к,

 

T_к = 3,14

2,7 / 12=0,75 м.

 

Уточняем v_р

 

v_р = T_к

z_p,

 

v_р = 0,75

1,98 =1,5 м/с.

 

Рисунок 3.2 — Схема к определению основных кинематических соотношений ротора.

 

Определим подачу на ковш с:

 

                                        с = v_п / z_p = v_п b_z / w = v_п Т_к / v_p,                               (3.15)

 

 

с = 0,077

0,75 / 1,5 = 0,038 м.

 

 

Угол контакта j_к, определяется по формуле

 

                                    j_к = j_о + 180/2,                                               (3.16)

где

                                    j_о= arc sin[(H – D/2)/(D/2)],                                 (3.17)

 

j_о= arc sin[(1,3 – 2,7/2)/(2,7/2)] = -2,13

 

Подставив значения в  формулу (3.16) получим

 

j_к = -2,13 + 180/2 = 87,87˚.

 

Для уменьшения пульсаций  нагрузки на привод и повышения равномерности подачи грунта на транспортер необходимо, чтобы в контакте с забоем находилось одновременно не менее двух ковшей, т. е.

 

    j_к ³ 2b_z,                                                 (3.18)

 

87,87˚ ³ 2

30˚ = 60˚.

87,87˚³60˚.

 

Отсюда

 

b_z £ j_к /2,                                             (3.19)

 

30˚ £ 87,87˚/2 = 44˚.

 

Поскольку

 

                                 b_z = 2 180 /z_к,                                               (3.20)

 

b_z = 2

180 12=30˚.

 

то                           

 

                                    z_к ³ 4 180 /j_к,                                               (3.21)

 

8 ³ 4

180/87,87˚ = 8,2.

 

Месторасположение транспортера (рисунок 3.3) определяют исходя из того, что грунт, высыпающийся из ковшей 1, должен попадать на ленту транспортера 4. Причем транспортер стремятся расположить внутри ротора 3, но как можно выше, так как чем выше расположен транспортер, тем на большую величину можно заглубить ротор, что позволяет снизить материалоемкость проектируемого экскаватора.

 

Рисунок 3.3 — Схема к определению месторасположения

транспортера.

Для определения месторасположения  транспортера необходимо построить  траекторию полета высыпающегося из ковшей грунта и установить соответствующим  образом транспортер. При этом следует  учесть разницу в траекториях  полета частиц грунта, находящихся в разных частях ковша. Иногда в роторах устанавливается лоток 5, направляющий  грунт на ленту транспортера.

Выгрузка грунта из ковшей начинается с момента достижения  ковшом края запорного сектора 2, препятствующего преждевременному опорожнению ковшей. Положение верхнего края сектора определяется углом начала разгрузки a_н. Принимается a_н = 30...35 °,принимаем a_н = 30°. Большее значение a_н соответствует большим величинам v_р и более связным грунтам. Угол наклона лотка  a_л должен быть таким, чтобы обеспечивалось скольжение грунта вниз по лотку, т.е. он определяется коэффициентом (углом) трения грунта о сталь. Из этих соображений угол наклона лотка принимаем a_л= 40 °[4].Графическая сема представлена в преложение Б.

Траектория тела, брошенного под углом к горизонту, описывается обычно двумя уравнениями, которые при принятых обозначениях будут иметь вид

                                            X = v_p t cos a_н,                                                (3.22)

 

                                                   Y = v_p t sin a_н – gt²/2,                                        (3.23)

 

где t – время, измеряемое от момента начала разгрузки.

Выразив t из уравнения (3.22), подставив полученное выражение в уравнение (3.23) и проведя соответствующие сокращения, получим уравнение для описания траектории:

 

Y = X tg a_н – gX²/2v_p² cos²a_н,                               (3.24)

 

Подставляя в уравнение (3.24) различные значения Х (от нуля с шагом 0,2...0,4 м), строят траекторию полета грунта с началом траектории в точке А. Затем строят траекторию с началом в точке В с предварительным пересчетом значения v_p, соответствующего меньшему радиусу, и подстановкой полученного значения v_p в уравнение (3.24).

Подставив в уравнение (3.24) значение Х = 0,2 м получим значение Y для точки А

 

Y = 0,2

tg 30 – 9,81 0,2²/2 1,5² cos²30 = 0,020 м.

 

Остальные расчеты ведутся  аналогично, их результаты занесены в  таблица 3.1

 

 

 Т а б л и ц а 3.1

значения точек Х и Y.

 

X, м	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1
Y, м	0	0,02	-0,11	- 0,43	- 0,93	-1,6

 

Далее ведется расчет для точки В.

Критическая скорость v_кр.в определяется по формуле

 

v_кр.в = _, (3.25)

 

 

v_кр.в =

= 1,64 м/с.

 

Скорость вращения ротора

 

                                                             

                                                      (3.26)

 

 

 

Принимаем v_р.в = 1,2 м/с.

Подставив в уравнение (3.24) значение Х = 0,2 м, получим значение Y для точки В

 

Y = 0,2

tg 30 – 9,81 0,2²/2 1,2² cos²30 = -0,02 м.

 

Остальные расчеты ведутся  аналогично, их результаты занесены в  таблице 3.2

 

 

Т а б л и ц  а 3.2

значения точек Х и Y.

X, м	0	0,2	0,4	0,6	0,8
Y, м	0	-0,02	-0,3	- 0,8	- 1,7

Строим параболы для  пониженных скоростей вращения:

                                                                     

                                                                            (3.27)

Подставив в уравнение (3.24) значение Х = 0,2 м получим значение Y для точки А

Y = 0,2

tg 30 – 9,81 0,2²/2 0,98² cos²30 = -0,06 м.

Остальные расчеты ведутся  аналогично, их результаты занесены в  таблица 3.3

Т а б л и ц  а 3.3

значения точек Х и Y.

 

X, м	0	0,2	0,4	0,6	0,8
Y, м	0	-0,06	-0,49	- 1,2	- 9,6

Скорость вращения ротора

 

                                                               
                                                                       

                                                                 (3.28)

 

Принимаем = 0,8 м/с.

Подставив в уравнение (3.24) значение Х = 0,2 м, получим значение Y для точки В

 

Y = 0,2

tg 30 – 9,81 0,2²/2 0,8² cos²30 = -0,2 м.

 

Остальные расчеты ведутся  аналогично, их результаты занесены в  таблице 3.4

 

Т а б л и ц  а 3.4

значения точек Х и Y.

 

X, м	0	0,2	0,4	0,6
Y, м	0	-0,2	-0,9	- 2,4

Обе траектории должны попадать на ленту транспортера. На основании этого расчета и условия обеспечения производительности можно также предварительно определить и ширину ленты В_л. Кроме того, ширина ленты должна быть определена из условия обеспечения требуемой производительности (транспортирующей способности). При плоской ленте ширина определяется по формуле

 

                                           B_л ≥

                                            (3.29)

 

где v_л – скорость ленты, v_л = 3…5 м/с [1]; Принимаем v_л = 4 м/с.

       с_у – коэффициент, учитывающий влияние угла наклона транспортера (табл.3.1 [1]). Принимаем с_у = 0,93.

 

B_л ≥

=0.649 м =649 мм.

 

Ширина ленты выбирается из ряда: 500, 650, 800, 1000, 1200 мм. Принимаем B_л = 650 мм.

Остальные параметры  и расчеты транспортера выполняются  обычными методами.

Диапазон рабочих  скоростей передвижения определяется на основании формулы расчета скорости передвижения:

 

v_п = П_т /А,                                                    (3.30)

 

где А – площадь поперечного сечения траншеи (канала).

 

                     А = H·b,                                             (3. 31)

 

А =1,3·0,5 = 0,65 м².

 

Подставив значения в формулу (3.28) получим:

 

v_п = 0,05 /0,65 =0,077 м/с =277 м/ч.

 

Таким образом, максимальное значение скорости передвижения соответствует максимальному значению технической производительности в наиболее благоприятных условиях (k_н – максимально, k_р – минимально) и минимальному значению площади поперечного сечения, т.е.

 

  v_п^max = П_т^max /A _min,                                          (3.32)

 

П_т^max = V_к z_p

/ ,

 

П_т^max = 0,04

1,98 0,92 / 1,1 = 0,065 м³/c = 234 м³/ч.

A _min = b_min·h_min,

A _min = 0,5·0,8= 0,4 м².

v_п^max = 0,065 /0,4 =0,162 м/с = 583 м/ч.

Аналогично

  v_п^min = П_т^min /A _max,                                          (3.33)

 

П_т^min = V_к z_p

/ ,

 

П_т^min = 0,04

1,3 0,75 / 1,35 = 0,02 м³/c = 104 м³/ч.

A _max = b_max·h_max,

A _max = 1,3·0,5 = 0,65 м².

v_п^min = 0,02 /0,65 = 0,03 м/с = 110 м/ч.

С целью снижения энергоемкости  процесса копания необходимо стремиться к такой скорости передвижения, при которой подача на ковш составляет не менее 25...30 мм.

Определяем среднею толщину стружки δ_ср по формуле

δ_ср=c·sin(φ_k/2),   (3.34)

δ_ср=0,030·sin(87,87/2)=0,0263м=26,3мм.

Ширина стружки b_c равна ширине ротора по режущей кромке т.е. b_c=0,5 м.