Экскаватор одноковшовый гусеничный

Эскаватор.cdw

Техническая характеристика
Скорость передвижения
Давление в гидросистеме
Напряжение в электросистеме
Разрабатываемая категория грунта I-IV
Поворотная платформа
Гидроцилиндр управления рукоятью
Гидроцилиндр управления стрелой
Экскаватор одноковшовый

Спецификация.spw

сборе с гидроцилиндрами
Пояснительная записка
Стрела состовная в сборе

Спецификация 2.spw

ПЗ.docx

ОБЗОР И АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ3
ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ16
1Расчет параметров ковша16
2Выбор базовой машины18
РАСЧЕТ УСИЛИЯ КОПАНИЯ21
РАСЧЕТЫ МЕХАНИЗМОВ УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА23
1Расчет гидроцилиндра ковша23
2Расчет гидроцилиндра рукояти26
3Расчет гидроцилиндра стрелы28
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ГИДРОЦИЛИНДРОВ СТРЕЛЫ30
Список используемых источников33
Экскаватор одноковшовый гусеничный
ОБЗОР И АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ
Одноковшовые экскаваторы предназначены для выемки связных и сыпучих грунтов из массива а также скальных грунтов из забоя разрыхленного взрывом с погрузкой из в транспортные средства или выгрузкой в отвал.
Одноковшовые экскаваторы применяются для разработки грунтов до 6 категории включительно. Использование различных видов сменного рабочего оборудования значительно расширяет область применения экскаваторов и делают их универсальными машинами способными выполнять самые разнообразные виды земляных погрузочных и других работ.
Основной рабочий орган экскаватора - ковш. Наиболее распространены ковши прямоугольной формы с зубьями и ковши с днищем полукруглого сечения со сплошной выступающей вперед режущей кромкой.
Рабочий цикл одноковшового экскаватора включает следующие операции: копание поворот рабочего оборудования с поворотной платформой на разгрузку разгрузку поворот в забой.
Одноковшовые экскаваторы можно классифицировать по следующим основным конструктивным признакам: виду рабочего оборудования системе привода виду ходового оборудования.
Различные виды рабочего оборудования предназначаются для выполнения следующих технологических процессов.
Для копания грунта выше уровня стояния экскаватора служит оборудования типа прямой лопаты (Рис. 1).
Рис. 1- экскаватор с прямой лапатой
– рукоять; 2 – гидроцилиндр ковша; 3 – гидроцилиндры рукояти; 4 – стрела; 5 – кабина машиниста; 6 – силовая установка; 7 – поворотная
платформа; 8 – ходовоеустройство;9 – гидроцилиндры стрелы; 10 – ковш; 11 – опорно-поворотный круг.
Применяются экскаваторы оборудованные прямой лопатой при планировке разработке и выравнивании площадок на: слабых; средних; плотных грунтах. В основном это такие виды разработок грунта в выемках как: рытье котлованов для фундаментов в промышленном и гражданском строительстве; дорожное строительство; карьерные разработки и вскрышные работы; копание траншей.
Японская компания Komatsu – мировой лидер производства различной строительной техники (Рис. 2).
Рис. 2- экскаватор Komatsu
Американская компания Caterpillar поставляет на рынок спецтехники колесные а также гусеничные экскаваторы (Рис. 3).
Рис. 3- экскаватор Caterpillar
Компания Doosan Infracore — единственный производитель в мире наладивший серийный выпуск гусеничных экскаваторов оснащенных прямой лопатой с ковшом объемом от 216 до 35 м (Рис. 4).
Рис. 4- экскаватор Doosan
Hitachi Construction Machinery Co – патриархи экскаваторостроения.
Гидрофицированные экскаваторы вытеснившие своих предшественников – это их разработка. Эти экскаваторы по праву занимают лидирующую позицию по продажам в РФ. Они превосходят аналогичные модели европейских производителей. Все благодаря динамичности компании. Ведь она чутко и точно реагирует на текущие запросы рынка (Рис. 5).
Рис. 5 -экскаватор Hitachi
Для копания ниже уровня стояния используется оборудование типа обратной лопаты и драглайна. Основной областью их применения является рытье траншей и котлованов.
Для копания ниже уровня стояния используется оборудование типа обратной лопаты (Рис. 6) и драглайна. Основной областью их применения является рытье траншей и котлованов.
Рис. 6 - экскаватор с обратной лапатой
- ходовая тележка; 2 - поворотная платформа; 3 - капот; 4 - силовая установка; 5 - кабина; 6 - стрела; 79 11 - гидроцилиндры рукояти ковша и стрелы; 8 - рукоять; 10 – ковш.
В зависимости от типа применяемых приводов рабочий цикл обратной лопаты различается.
Для гидравлических экскаваторов с независимым приводом стрелы ковша и рукояти:
)Заглублениестрелывкотловансодновременным позиционированием рукояти;
)Загрузка ковша его поворотом относительно рукояти; 3)Выглублениестрелысодновременнымразворотомрукоятии поворотом ковша для предотвращения высыпания грунта.
)Поворот платформы с рабочим оборудованием; 5)Разгрузка ковша его поворотом относительно рукояти.
Рис. 7-механический экскаватор с двухканатным приводом рукояти
-ковш; 2-тяговый канат; 3-стрела; 4-дополнительная стойка; 5-подъемный канат; 6-рукоять.
Для механических экскаваторов с двухканатным приводом рукояти (Рис. 7) зависимым положением стрелы и фиксированным положением ковша:
Заглубление стрелы и рукояти в котлован (выполняется растормаживанием подъемного каната);
Загрузка ковша поворотом рукояти относительно стрелы в направлении экскаватора (выполняется натяжением тягового каната при расторможенном подъемном канате);
Выглубление стрелы и рукояти из котлована (выполняется натяжением подъемного каната при натянутом и заторможенном тяговом канате);
Поворот платформы с рабочим оборудованием;
Разгрузка ковша поворотом рукояти относительно стрелы в направлении от экскаватора (выполняется натяжением подъемного каната при одновременном разматывании тягового каната).
Драглайны (Рис. 8) различаются по вместимости ковша длине стрелы её конструктивному исполнению и способу подвески к двуногой стойке типу ходового устройства структуре приводов главных механизмов и их расположению на поворотной платформе.
Недостатки драглайнов.
Хотя драглайны и способны создавать большое усилие копания но для этого необ ходимо первоначальноезаглубление ковша что при гибкой подвеске проблематич но. Поэтому для разработки твердых грунтовдраглайнами возникает необходимос ть в предварительном рыхлении.
Преимущества драглайнов перед экскаваторами типа «механическаялопата»
Более длинная и легкая стрела.
Больший радиус черпания.
Зачастую больший объем ковша (в некоторых моделях достигает 100 м³).
Существуют так же конструкции оборудования для корчевания пней забивки свай и засыпания траншей.
Из всех видов рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов наиболее широкое применение благодаря универсальности и высокой производительности находит прямая лопата. Это оборудование является основным для всех одноковшовых экскаваторов за исключением гидравлических экскаваторов малой мощности которые используются большей частью с оборудованием обратной лопаты а также шагающих драглайнов.
По типу ходового оборудования различают пневмоколесные (Рис. 9) гусеничные и шагающие одноковшовые экскаваторы.
Рис. 9 - Одноковшовый гидравлический полноповоротный экскаватор с жесткой подвеской рабочего оборудования:
- опорно-поворотное устройство; 2 – пневмоколесное ходовое устройство; 3 - выносная опора; 4 - поворотная платформа; 5 - силовая установка; 689 - гидроцилиндры стрелы; 7 - стрела; 10 - рукоять; 11 - ковш обратной лопаты; 12 - бульдозерный отвал; 13 - кабина машиниста.
Экскаваторы с пневмоколесным ходовым оборудованием имеют специальные шасси или в отдельных случаях (когда экскаватор выполняется на базе автомобиля) - автомобильное шасси. Отличаясь высокой маневренностью и скоростью при работе в хороших дорожных условиях эти экскаваторы мало приспособлены для движения по рыхлой переувлажненной или неровной поверхности ввиду высокого удельного давления пневмоколес на грунт (2-35 кГсм2). Применяется в основном на экскаваторах малых размеров с ковшом емкостью до 08 м3.
Экскаваторы пневмоколесные Doosan DX190W (Рис. 10)
Рис. 10- Doosan DX190W
Экскаватор пневмоколесный гидравлический ЕК-14 (Рис. 11)
ЭкскаваторпневмоколесныйгидравлическийЕК-14 предназначендля разборки и разрушения кирпичных бетонных и железобетонных сооружений
средней прочности в том числе перерезания арматуры разрушения металлоконструкций разделки металлического лома шихты. Погрузка-разгрузка сыпучих и несыпучих грузов из полувагонов.
Экскаваторы с гусеничным ходовым оборудованием подразделяются на двух- и многогусеничные. Многогусеничный ход одноковшовых экскаваторов обычно выполняется в виде четырех двухгусеничных тележек. Благодаря хорошей приспособленности к тяжелым грунтовым условиям высокой маневренности и сравнительно небольшому удельному давлению на грунт (04-02 кГсм2) гусеничный ход получил наиболее широкое распространение на одноковшовых экскаваторах.
Рис. 12- Экскаватор с гусеничным ходовым оборудованием Экскаваторы с шагающим ходовым оборудованием имеют механизмы
шагания выполненных в виде эксцентриковых кривошипно-шатунных механических систем различных типов или в виде гидравлической системы рычажно-качающегосяхода (Рис. 13).Благодаря высокой маневренности низкому
удельному давлению(03-10 кГсм2) и более простой по сравнению с многогусеничной конструкцией шагающих ход стал основным видом ходового оборудования мощных экскаваторов драглайнов работающих в основном на грунтовых основаниях.
Рис. 13- Экскаваторы с шагающим ходовым оборудованием
Для прямых лопат работающих в различных грунтовых условиях в том числе на неровной и скальной подошве шагающий ход не находит применения.
По исполнению опорно-поворотных устройств одноковшовые экскаваторы разделяются на полноповоротные (Рис. 14) и неполноповоротные (Рис. 15). Из выпускаемых в настоящее время экскаваторов неполноповоротными являются только экскаваторы выполненные на базе тракторов и автомобилей.
Рис. 14 - полноповоротные экскаваторы
Рис. 15- неполноповоротные экскаваторы
ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
1Расчет параметров ковша
Рис. 2.1- расчета параметров ковша Вместимость ковша экскаватора задаётся согласно ГОСТ 30067-93-
основным ковшом является ковш для разработки грунта 3 категории.
Ширина ковша выбирается исходя из минимальной ширины траншеи.
Согласно обобщенным статистическим данным ширина ковша общего назначения определяется по формуле
где B- ширина ковша м; q- объём ковша м3 ;
Радиус по зубу и радиус по режущей кромке определяются по формулам (2) и (3) соответственно
где R1 R - радиус по зубу и радиус по режущей кромке соответственно; Для прямолинейной части днища определяется
где L- длина прямолинейной части
Радиус днища и радиус перехода днища в крышку определяются по формулам 5 и 6 соответственно
где rr1 - радиус днища и радиус перехода днища в крышку соответственно.
Угол криволинейной части днища 80 0 .
Боковые стенки ковша чаще выполняются параллельными (угол между стенками не более 60).
Ширина зуба выбирается из условия прочности. Отношение промежутка a между зубьями к ширине зуба а b 2 3.
Масса ковша определяется
где- mуд - удельная масса ковша т м3 ; mуд = 09т м .
2 Выбор базовой машины
Критерием выбора базовой машины для предварительных расчетов может являться эксплуатационная масса машины.
Масса базовой машины
Масса рабочего оборудования
По полученным данным выбираем базовую машину Volvo EC140D. Размерная группа - 3.
Технические характеристики.
Таблица 2. Техническая характеристика экскаватора Volvo EC140D
Максимальная скорость передвижения52 кмч Вырывное усилие872 кН
Высота до верха кабины2800 мм
Максимальная глубина копания5530 мм
Таблица 3. Свойства глинистого грунта. Коэффициент разрыхления12 Угол естественного откоса (статический)400
Угол внутреннего трения
Коэффициент трения грунта по стали
Удельное сопротивление копанию
РАСЧЕТ УСИЛИЯ КОПАНИЯ
Рис. 3.1 - расчетное усилия копания
Минимальный путь копания а соответственно и наибольшая сила копания будет возникать при копании грунта поворотом ковша.
Расчетным условием является полное заполнение ковша траектории копания (рис. 3.1.)
Касательная и нормальная силы копания грунта соответственно
где -коэффициент соотношения нормальной и касательной силы копания
K1-удельная сила сопротивлению копания грунта ковшом экскаватора для грунтов 3 категории (глина) равен 280 кНм2.
РАСЧЕТЫ МЕХАНИЗМОВ УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА
Для определения усилий в элементах рабочего оборудования следует рассматривать все способы по все траектории движения ковша.
Первый случай – копание поворотом ковша (Рис. 4.1.).
1Расчет гидроцилиндра ковша
Рис. 4.1-копание поворотом ковша
4720 056 + 13608 122
4720 042 + 13608 128
Тогда диаметр гидроцилиндра
Ход штока гидроцилиндра определяется из условия обеспечения необходимой кинематики ковша.
Второй случай-копание поворотом рукояти (Рис. 4.2).
2 Расчет гидроцилиндра рукояти
Рис. 4.2. Расчет гидроцилиндра рукояти
4720 448 + 13608 072 + 6122 030
4720 336 + 13608 104 + 6122 028
4720 23 + 13608 122 + 6122 018
4720 052 + 13608 126 + 6122 01
Третий случай-копание поворотом стрелы (Рис. 4.3).
3 Расчет гидроцилиндра стрелы
Рис. 4.3-Расчет гидроцилиндра стрелы
4720 788 + 13608 87 + 6122 732 + 10395 296
4720 68 + 13608 75 + 6122 662 + 10395 29
4720 502 + 13608 58 + 6122 54 + 10395 285
4720 498 + 13608 182 + 6122 39 + 10395 28
4720 338 + 13608 12 + 6122 35 + 10395 27
При двух гидроцилиндрах управления сила приходящаяся на один шток-
Диаметр гидроцилиндра
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ГИДРОЦИЛИНДРОВ СТРЕЛЫ
Расчет гильзы выполняется на три вида напряжений возникающих от давления жидкости.
Определим касательное напряжение действующее в окружном направлении мПа:
[25000000] (024 + 0029)
где 11[p] – наибольшее (пиковое) давление; [p] = 25 мПа - давление настройки предохранительного клапана; D = 0.24 м – диаметр гидроцилиндра стрелы; = 0.029 м - толщина стенки определяется по таблице 5.
Определим напряжение в осевом направлении мПа:
Радиальными напряжениями ввиду их незначительности можно пренебречь.
Определим эквивалентные напряжения МПа:
Расчет штока выполняется для худшего случая работы штока – сжатие при полном его выдвижении.
В этом случае напряжения сжатия равны МПа:
сж = S φ ≤ [сж].(36)
где РЦ–усилие на штоке Н; SШ– площадь штока м2; φ –коэффициент зависящий от гибкости штока λ и его свободной длины lШ.
сж = 0.03 0.95 = 28.7 мПА.
7 ≤ [] = 300 = 1666 мПа.
В ходе курсовой работы по дисциплине «Машины для земляных работ» были проведены расчёты основного рабочего оборудования одноковшового экскаватора 3 размерной группы.
В первом разделе были рассмотрены основные конструкции одноковшовых экскаваторов. Во втором разделе определены основные параметры базовой машины. В третьем разделе были определены усилия копания рассчитана толщина срезаемой стружки ковшом экскаватора. В четвёртом разделе определены усилия на штоке гидроцилиндра ковша рукояти и стрелы а также рассчитаны диаметры гидроцилиндров. В ходе курсовой работе был рассчитан баланс мощности при копании. Также был произведен расчет гидроцилиндров стрелы на прочность.
Список используемых источников
Артемьев К .А. Алексеева Т.В. Дорожные машины. Часть 1. Машины для земляных работ. Изд. 3-е «Машиностроение» 1972.-504с.
Родин И. И. Пономарёв В.П. Проектирование одноковшовых экскаваторов. Учебное пособие «Машиностроение» 1973.-207с.
Дарков А.В. Шапиро Г.С. Сопротивление материалов. - М.: Высшая школа 1975. - 654 с.