Модернизация ЭО-1121

åМ_О1 = 0;   

Р_о1×L1+G_цстр×L2+G_стр×L3+G_црук×L4+G_к+г×L5+G_рук×L6+G_цк×L7-Р_гц×L8 = 0;

Отсюда

где G_цстр,G_стр,G_црук,G_к+г,G_рук,G_цк – веса элементов рабочего оборудования,

                                                         причём G_к+г – вес ковша с грунтом;

       L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8– плечи действия соответствующих сил

                                                     относительно шарнира крепления  пяты стрелы;

        Р₀₁ – сила сопротивления грунта копанию, определяемая по формуле:

Р₀₁ = b × h × k_уд ,

 

Рис. 2.3   Расчётная схема для определения усилий в гидроцилиндрах

                   стрелы

 

где b – ширина режущей части ковша, определяется по формуле 1.123 [11]:

 

 

       h = 0,02 м – толщина стружки;

       k_уд = 225 кН/м² – удельная сила копания, принимается по таблице 1.6 [11]

Р₀₁ = 1,25 × 0,02 × 225 × 10³ = 5625 Н

Тогда усилие, действующее в гидроцилиндрах

Согласно распечатке (смотри приложение А) на подъём стрелы экскаватора  выбираем  два одинаковых гидроцилиндра общего назначения по ОСТ 22-1417-79  с диаметром цилиндра 40 мм; штока – 18 мм и ходом поршня 250 мм.  

 

 

 

 

 

Усилие, действующее в гидроцилиндре  рукояти

Составим уравнение моментов относительно точки О₁ (рис. 2.4) :

Рис. 2.4   Расчётная схема для  определения усилий в гидроцилиндре

                     рукояти

åМ_О1 = 0;   

 

 

Р_о1×L1+Р_о2×L2+G_црук×L7+G_к+г×L3-G_рук×L4-G_цк×L5-Р_гц×L6 = 0;

Отсюда

где Р₀₂ = 0,8 Р₀₁=4500Н-  составляющая силы сопротивления грунта копанию

L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7– плечи действия соответствующих сил

 относительно шарнира крепления  рукояти к стреле

Тогда

Согласно распечатке (смотри приложение А) на поворот рукояти экскаватора  выбираем  гидроцилиндр общего назначения по ОСТ 22-1417-79  с диаметром цилиндра 50 мм; штока – 22 мм и ходом поршня 100 мм.

 

 

 

Усилие, действующее в гидроцилиндре  ковша

     Составим уравнение  моментов относительно точки  О₁ и найдём усилие в звене Р_зв : (рис. 2.5) :

Рис. 2.5  Расчётная схема для определения усилия,

                                   действующего на ковш в многозвеннике

 

åМ_О1 = 0;   

 

 

Р_о1×L1-Р_о2×L2+G_к+г×L3-Р_зв×L4 = 0;

Отсюда

где Р_зв – усилие, которое действует на ковш со стороны многозвенника;

       L1,L2,L3,L4 – плечи действия соответствующих сил

                                относительно шарнира крепления  ковша к рукояти. 

Тогда

Для нахождения усилия в гидроцилиндре ковша  составим уравнение моментов относительно точки Q1 (рис. 2.6):

 

Рис. 2.6   Расчётная схема  для определения усилия,

                                   действующего на ковш в многозвеннике

åМ_Q1 = 0;   

Р_гц × А2 - Р_зв × А1 = 0;

Отсюда

где А1,А2 – плечи действия соответствующих сил относительно

                     шарнира крепления многозвенника  к рукояти. 

Тогда

 

Согласно распечатке (смотри приложение А) на поворот ковша экскаватора  выбираем   гидроцилиндр общего назначения по ОСТ 22-1417-79  с диаметром цилиндра 80 мм; штока – 36 мм и ходом поршня  400 мм.

   Выбор насоса

 

Выбор насоса осуществляется по наибольшему  расходу в одном из контуров гидросистемы. Наибольший расход имеют гидроцилиндры подъёма стрелы – 2403,062 см³/с.

Согласно распечатке (смотри приложение А) для нагнетания рабочей жидкости в гидросистему экскаватора  выбираем сдвоенный аксиально-поршневой насос с регулятором мощности серии 323.25

 

4 Расчёт на прочность

В данном пункте проведём расчёт на прочность  двух деталей разрабатываемого универсального шасси, ведомого колеса и трака гусеницы. Проверим сопротивляемость элементов воздействующим нагрузкам.

В первом случае проверим ведомое  колесо.

 

 

Рисунок 3.1

 

Максимальное напряжение испытываемое колесом в этом случае  при пределе текучести

Рисунок 3.2

 

 

Максимальное перемещение колеса в этом случае  

 

 

Во втором случае проверяем  трак гусеницы.

Рисунок 3.2

 

 

Максимальное напряжение испытываемое траком в этом случае  при пределе текучести

 

 

 

Рисунок 3.2

 

 

Максимальное перемещение трака в этом случае  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5  Расчёт производительности одноковшового экскаватора

 

Принято различать три вида производительности: теоретическую, техническую и эксплуатационную. Некоторые авторы  вводят ещё для экскаваторов понятие базовой производительности. Теоретическая производительность - это конструктивно-расчетная производительность машины. Так как расчетным путем теоретическую производительность определить сложно, то ее определяют экспериментально и  называют базовой.

Под базовой производительностью  одноковшовых экскаваторов понимают производительность сравнительно новой машины (определяемую экспериментальным путем), срок эксплуатации которой не превышает 2500 машино-часов (м-ч), замеренную в следующих фиксированных условиях: угол поворота рабочего оборудования для разгрузки равен 90°, разгрузка грунта производится в отвал, глубина копания является оптимальной, нет пространственных ограничений на строительной площадке, стрела установлена в среднее положение, квалификация оператора хорошая, хорошее состояние режущей кромки и зубьев, работа идет беспрерывно в течение одного часа.

Техническая производительность отличается от базовой тем, что учитывает технические факторы, влияющие на повышение или уменьшение производительности.

Эксплуатационная производительность, часовая, сменная, месячная или годовая, отличается от технической влиянием квалификации оператора и использованием рабочего времени в течение расчетного периода.

Базовая производительность определяется экспериментально для экскаваторов с различной вместимостью ковша и для различных грунтов или разрабатываемых материалов, а также для различных видов рабочего оборудования.

Значение базовой производительности для гидравлических экскаваторов с рабочим оборудованием обратная лопата в зависимости от геометрической вместимости ковша представлено на рис. 2.7.

Для гидравлического экскаватора ЭО-1121 базовая производительность = 9 м³/ч

Техническая производительность определяется по формуле

 

 

 

где 

 = 0,84 - коэффициент, учитывающий глубину копания;

= 1 - коэффициент, учитывающий  угол поворота рабочего      оборудования при разгрузке;

= 1 - коэффициент, учитывающий  условия разгрузки;

 

 

= 1 - коэффициент, учитывающий  состояние режущей кромки и

зубьев ковша;

= 1 - коэффициент, учитывающий  установку стрелы;

= 1 - коэффициент, учитывающий  тип загружаемого транспортного  средства;

          = 1 - коэффициент, учитывающий квалификацию оператора.

Тогда

Эксплуатационная производительность определяется по формуле:

П_э = П_тех × k_в,

где  = 0,83 -  коэффициент использования машины по времени;

Тогда

П_э = 7,56 × 0,83 =6,2748 м³/ч

        6Тягово-мощностной расчёт

 

Тяговый расчёт проводится для оценки тяговых качеств машины с заданными  конструктивными параметрами для  определённых условий эксплуатации. Для экскаватора тяговый расчёт проведём для транспортного режима. Тяговые качества машины в прямолинейном движении оценивается на основании определения сопротивления передвижению. Максимальные нагрузки на машину действуют при её разгоне (Рис. 2.11).

На машину действуют следующие силы:

R – сила сопротивления передвижению, кН;

G – вес машины, кН;

ma – сила инерции, кН;

Р – потребная сила тяги, кН.

Рисунок 2.11 – Силы, действующие  на экскаватор при движении

 

Сила сопротивления передвижению – сопротивление передвижению машины как тележки, определяется по формуле:

,     (2.37)

где G – вес экскаватора, кН;

f – коэффициент принимаем 0,03 (табл.9.7, [6]);

i – уклон, принимаем равным 0,07.

 кН

Максимальное комфортное ускорение  машины по рекомендациям [6] не превышает 0,1g. Принимаем 0,7 м/с.

Тогда сила инерции равна:

 кН

Потребная сила тяги определяется составлением уравнения суммы сил на ось  Ох:

,      (2.38)

 кН

Сила тяги по двигателю определяется по формуле:

,     (2.39)

где М_ном – номинальный момент двигателя, М_ном=0,26 кН*м;

- КПД трансмиссии,  =0,8;

  - передаточное число трансмиссии

 кН

Сила тяги по сцеплению:

,      (2.40)

где φ_сц – коэффициент сцепления, равен 0,8…0,9;

G_сц – сцепной вес, G_сц = *Gм=(2*20)/3=14Кн

кН

Необходимое и достаточное условие движения:

,     (2.41)

 кН

Так как условие выполняется, то машина обладает достаточными  тяговыми характеристиками.

 

 

 

 

 

 

             Баланс мощности

 

 

Расчет мощности произведём для  рабочего режима. Мощность двигателя расходуется на привод насоса гидросистемы:

,     (2.42)

где N_тр – требуемая мощность, кВт;

N_Н – мощность, потребляемая насосом, кВт

 p-номинальное давление в гидросистеме;

Q-действительная подача насоса.

 кВт

Так как  кВт, то мощности двигателя достаточно для работы машины.

 

 

7 Мероприятия по технике безопасности

 

Для безопасного ведения всех видов  работ обслуживающий персонал должен строго соблюдать правила техники безопасности при эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте экскаваторов. Нарушение этих правил может привести к несчастным случаям — получению различных травм (ушибов, ранений, ожогов кислотой, щелочью, от воздействия электрического тока и т. д.) и потере трудоспособности.

К работе на экскаваторах допускаются  лица, имеющие соответствующую квалификацию и прошедшие инструктаж по технике  безопасности.

Стажировка учащихся проводится под  непосредственным наблюдением мастера. Обслуживающий персонал должен работать в специальной одежде, соответствующей климатическим условиям. На машине должна быть аптечка первой медицинской помощи.

Общие сведения.

1. Перед началом земляных работ  получают справку об отсутствии  подземных коммуникаций. Наличие  таких коммуникаций отмечают знаками;

2. В вечернее и ночное время фронт работы экскаватора в забое, место разгрузки грунта и подъездные пути должны быть хорошо освещены;

3. В. населенной местности забои и участки работы экскаватора ограждают и устанавливают щиты с предупредительными надписями. В ночное время ограждения освещают;

4. Обслуживающий персонал должен  получать каждый раз точные  указания о порядке выполнения  нового задания, а также о  соблюдении необходимых мер предосторожности;

5. Перед пуском двигателя машинист экскаватора внимательно осматривает машину и убеждается в полной ее исправности. Работа на неисправном экскаваторе запрещается. О всех неисправностях машины или ненормальных условиях эксплуатации, которые могут привести к аварии, машинист немедленно доводит до сведения администрации предприятия;

6. Все вращающиеся детали (зубчатые  колеса, цепные передачи, маховики) ограждают кожухами. Пуск в действие  механизмов при снятых кожухах  не разрешается;

7. Перед пуском в ход двигателя  и механизмов машинист дает  сигнал предупреждения;

8. При пуске двигателя рычаги  управления устанавливают в нейтральное  положение, а насосы выключают  (если это предусмотрено конструкцией);

9. Пуск двигателей внутреннего  сгорания пусковой рукояткой  во избежание повреждения руки  в результате обратного хода поршня производят при позднем зажигании, а пусковую рукоятку обхватывают так, чтобы все пальцы руки были с одной стороны;

10. При пуске двигателей внутреннего  сгорания посредством шнура нельзя  наматывать шнур на руку, так  как в случае преждевременной вспышки поршень может пойти в обратную сторону, что приведет к несчастному случаю.

Работа экскаватора в забое.

1. Во время работы пребывание  на экскаваторе или в радиусе  его действия посторонних лиц  запрещается;

Опасной является зона, представляющая круг, описанный из центра вращения поворотной платформы максимальным радиусом копания, увеличенным в 1,2 —1,5 раза;