Модернизация одноковшового экскаватора

Ковш.cdw

общий вид.cdw

Технические характеристики
Высота разгрузки ковша
КП-!5. ДМиОК. МОЭ. 00.00.00.

кинематические схемы.cdw

КП-15. ДМиОК. МОЭ. 00.00.00.СК
Кинематические схемы
Кинематические схемы главных механизмов

спец общий вид.cdw

Ковш.cdw

общий вид.cdw

Технические характеристики
Высота разгрузки ковша
КП-!5. ДМиОК. МОЭ. 00.00.00.

общий вид.dwg

Технические характеристики
Высота разгрузки ковша
КП-!5. ДМиОК. МОЭ. 00.00.00.ВО

кинематические схемы.dwg

КП-15. ДМиОК. МОЭ. 00.00.00.СК
Кинематические схемы
Кинематические схемы главных механизмов

кинематические схемы.cdw

КП-15. ДМиОК. МОЭ. 00.00.00.СК
Кинематические схемы
Кинематические схемы главных механизмов

спец общий вид.cdw

Содержание.docx

Подбор и анализ научно-технической литературы разработка эскизов и принципильных схем машины.6
Определение основных параметров машины17
1 Основные физико-механические свойства грунтов17
2 Расчет усилий копания рабочим органом21
Расчет элементов и узлов рабочего оборудования машины24
1 Расчет основных параметров экскаватора.24
2 Расчетрабочего оборудования.25
3 Определение эксплуатационной производительности одноковшового экскаватора.27
4 Тяговый расчет экскаватора30
Охрана труда и техника безопасности при работе одноковшовых экскаваторов.33
Охрана окружающей среды.39
Список литературных источников42

тит курспроекГИДМ.doc

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА И КОММУНИКАЦИЙ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
“БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА”
Кафедра “Детали машин путевые и строительные машины”
по дисциплине “Технология ремонта машин и оборудования”
“Разработка технологического процесса ремонта барабана МТЗ-80”
Студент гр. ЗМ-61 Ташбаев В.А.
Кафедра “Детали машин путевые и строительные машины”
Пояснительная записка
к курсовому проекту по дисциплине:
“Технология ремонта машин и оборудования”

Записка.doc

Подбор и анализ научно-технической литературы разработка эскизов и принципильных схем машины.7
Определение основных параметров машины20
1 Основные физико-механические свойства грунтов20
2 Расчет усилий копания рабочим органом24
Расчет элементов и узлов рабочего оборудования машины27
1 Расчет основных параметров экскаватора.27
2 Расчетрабочего оборудования.28
3 Определение эксплуатационной производительности одноковшового экскаватора.30
4 Тяговый расчет экскаватора32
Охрана труда и техника безопасности при работе одноковшовых экскаваторов.36
Охрана окружающей среды.43
Список литературных источников45
Экскаваторами называются землеройные машины предназначенные для копания и перемещения грунта. Все экскаваторы в зависимости от использования рабочего времени для копания грунта на две группы: непрерывного действия - многоковшовые и периодического действия- одноковшовые. Одноковшовые экскаваторы распространены шире вследствие их универсальности. Гидравлические экскаваторы обладают конструктивными технологическими и экономическими преимуществами по сравнению с экскаватором с механическим приводом. Конструкция экскаватора с гидравлическим приводом в отличие от канатных машин позволяет не только повысить производительность экскаваторов аналогичных типоразмеров но и в значительной степени механизировать выполнение перечисленных земляных работ. Последнее в особенности относится к экскаваторам-планировщикам с телескопическим рабочим оборудованием и экскаваторам со следящей системой управления.
Навесные экскаваторы с гидравлическим приводом начали выпускать в США в конце 40-х годов а затем в Англии. В ФРГ гидропривод использовали в 50-е годы как для навесных так и для полноповоротных экскаваторов.
Количество различных видов сменного рабочего оборудования и рабочих органов (ковшей разной формы и назначения) гидравлических экскаваторов непрерывно увеличивается. Это позволяет расширить область применения экскаваторов и используя специфические качества машин с гидроприводом и их рабочего оборудования механизировать выполнение ряда работ в строительстве.
Грейфер предназначен для разработки грунтов расположенных как ниже так и выше уровня стоянки экскаватора для погрузки и разгрузки сыпучих материалов и дробленых пород а также для рытья глубоких колодцев и котлованов очистки прудов и каналов.
На экскаваторах с гидравлическим приводом устанавливают жестко подвешенные грейферы которые крепят на рукояти обратной лопаты вместо ковша. Основное преимущество жестко подвешенного грейфера по сравнению с канатным заключается в том что им можно создать необходимое давление на грунт при врезании т. е. независимо от массы грейфера успешно разрабатывать плотные грунты.
Подбор и анализ научно-технической литературы разработка эскизов и принципиальных схем машины.
Основными частями строительных экскаваторов являются гусеничное или пневмоколесное ходовое устройство поворотная платформа (с размещенными на ней силовой установкой механизмами системой управления и кабиной машиниста) и сменное рабочее оборудование. Поворотная платформа опирается на ходовое устройство через унифицированный роликовый опорно-поворотный круг и может поворачиваться относительно него в горизонтальной плоскости.
Рабочий цикл одноковшового экскаватора при разработке грунтов состоит из следующих последовательно выполняемых операций: копание грунта (заполнение ковша грунтом) подъем ковша с грунтом из забоя поворот ковша к месту разгрузки разгрузка грунта из ковша в отвал или в транспортные средства поворот порожнего ковша к забою и опускание его в исходное положение для следующей операции копания. В процессе работы отдельные операции цикла можно совмещать (например подъем или опускание ковша с поворотом его в забой) что позволяет сокращать продолжительность цикла.
Классификация. Одноковшовые строительные экскаваторы классифицируют по следующим признакам: по типу ходового устройства — на гусеничные с нормальной и увеличенной опорной поверхностью гусениц пневмоколесные на специальном шасси автомобильного типа на шасси грузового автомобиля или трактора; по типу привода — с одномоторным (механическим и гидромеханическим) и многомоторным (гидравлическим и электрическим) приводом; по исполнению опорно-поворотного устройства — на полноповоротные (угол поворота рабочего оборудования в плане не ограничен) и неполноповоротные (угол поворота рабочего оборудования в плане ограничен 270°); по способу подвески рабочего оборудования — с гибкой подвеской на канатных полиспастах и с жесткой подвеской с помощью гидроцилиндров; по виду исполнения рабочего оборудования — с шарнирно-рычажным и телескопическим рабочим оборудованием.
Кроме перечисленных признаков строительные экскаваторы различаются между собой размерами массой мощностью и вместимостью ковшей.
К основным параметрам одноковшовых экскаваторов относятся: вместимость ковша продолжительность рабочего цикла радиусы копания и выгрузки высота и глубина копания высота нагрузки преодолеваемый экскаватором уклон пути конструктивная и эксплуатационная массы машины среднее давление на грунт у гусеничных машин и нагрузка на одно ходовое колесо у пневмоколесных колея и база ходового устройства.
Индексация. В индексе одноковшовых строительных экскаваторов выпущенных до 1971г. указываются номинальная для данной модели вместимость основного ковша порядковый номер модели и модернизации. Например Э-652Б — экскаватор с основным ковшом вместимостью 065 м3 модель 2 прошедшая вторую модернизацию.
Действующая система индексации по ГОСТ 17343-83* предусматривает следующую структуру индекса (рис. 1) дающего более полную характеристику эксплуатационных возможностей машины. Буквы ЭО означают — экскаватор одноковшовый универсальный.
Четыре основные цифры индекса последовательно означают: размерную группу машины тип ходового устройства конструктивное исполнение рабочего оборудования (вид подвески) и порядковый номер данной модели. Восемь размерных групп экскаваторов обозначаются цифрами с 1 по 8. Размер экскаватора характеризуют масса машины и мощность основного двигателя а также геометрическая вместимость основного ковша.
В настоящее время серийно выпускаются экскаваторы 2 6-й размерных групп. В стандартах на экскаваторы для каждой размерной группы обычно приводятся несколько вместимостей ковшей — основного и сменных повышенной вместимости причем для последних предусмотрены меньшие линейные параметры и более слабые грунты чем при работе с основным ковшом. Основным считается ковш которым экскаватор может разрабатывать грунт IV категории на максимальных линейных рабочих параметрах (глубина и радиус копания радиус и высота выгрузки и т. п.). Вместимость основных ковшей экскаваторов составляет: для 2-й размерной группы — 025 028м3 3-й — 04 065м3 4-й — 065 10м3 5-й— 10 16м3 6-й— 16 25м3 7-й — 25 40м3.
Тип ходового устройства указывается цифрами с 1 по 9. Цифра 1 означает гусеничное ходовое устройство (Г) 2 — гусеничное уширенное (ГУ) 3 — пневмоколесное (П) 4 — специальное шасси автомобильного типа (СШ) 5 — шасси грузового автомобиля (А) 6 — шасси серийного трактора (Тр) 7 — прицепное ходовое устройство (Пр) 8 9 — резерв. Конструктивное исполнение рабочего оборудования указывается цифрами 1 (с гибкой подвеской) 2 (с жесткой подвеской) 3 (телескопическое). Последняя цифра индекса означает порядковый номер модели экскаватора. Первая из дополнительных букв после цифрового индекса (А Б В и т. д.) означает порядковую модернизацию данной машины последующие — вид специального климатического исполнения (С или ХЛ — северное — тропическое ТВ — для работы на влажных тропиках).
Рисунок 1 - Структура индексов одноковшовых универсальных экскаваторов
Например индекс ЭО-5123ХЛ расшифровывается так: экскаватор одноковшовый универсальный 5-й размерной группы на гусеничном ходовом устройстве с жесткой подвеской рабочего оборудования третья модель в северном исполнении. Экскаватор оборудуется основным ковшом вместимостью 10 м3 соответствующим 5-й размерной группе и сменными вместимостью 125 и 16 м3.
Разновидности тросовых экскаваторов рассмотрим на примере экскаваторов серии ЭО-511.
Базовая модель - полноповоротная гусеничная машина пятой размерной группы с одномоторным дизельным приводом и гибкой подвеской рабочего органа. Сменное рабочее оборудование позволяет использовать экскаватор для разработки карьеров возведения насыпей рытья котлованов траншей каналов с выгрузкой грунта в отвал или в транспортные средства для выполнения погрузочно-разгрузочных работ на строительстве промышленных и жилых сооружений для дробления мёрзлого грунта промышленных отходов для разрушения зданий и сооружений для забивки вертикальных железобетонных свай. Экскаватор поставляется с одним из следующих видов сменного оборудования: прямая лопата обратная лопата драглайн грейфер шаровый и клиновый рыхлители навесное сваебойное оборудование. Возможна поставка экскаватора с несколькими видами сменного оборудования. Замена оборудования производится в полевых условиях. Экскаватор ЭО-5119 предназначен для эксплуатации в районах с умеренным климатом в интервале температур окружающей среды от + 40 до - 40 градусов С.
Техническая характеристика базовой модели
- дизельный ЯМЗ-236М2-28 мощность кВт (л.с.)
эксплуатационный расход топлива лчас не более
Теплопроизводительность подогревателя двигателя кВт
- электрический 5АМ250М4 мощность кВт
АМ280S4 мощность кВт
Рабочее давление воздуха мПа (кгссм2)
Производительность компрессора м3ч
Максимальное число оборотов поворотной платформы обмин
А - высота оси пяты стрелы
А1 - расстояние от оси пяты стрелы до оси вращения м
В - габаритная ширина кузова м
В1 - ширина гусеничного хода м
В2 - ширина гусеничной ленты м
L - длина гусеничного хода м
Н - высота по блоку двуногой стойки м
Н1 - просвет под поворотной платформой м
Н2 - габаритная высота экскаватора м
Н3 - просвет под ходовой тележкой м
R - радиус вращения хвостовой части м
R1 - радиус вращения дополнительного контргруза м
Рисунок 2 – экскаватор ЭО-5116-1.
Универсальный тросовый экскаватор ЭО-5116-1 представляет собой полноповоротную гусеничную машину пятой размерной группы с одномоторным дизельным приводом и гибкой подвеской рабочего органа.
Технические характеристики
высота оси пяты стрелы м
расстояние от оси пяты стрелы до оси вращения м
габаритная ширина кузова м -
длина гусеничного хода м
высота по блоку двуногой стойки м
просвет под поворотной платформой м
габаритная высота экскаватора м
радиус вращения хвостовой части м - 354
радиус вращения дополнительного контргруза м
Максимальная масса со сменным оборудованием t
Максимальная скорость следования кмч
Наибольшая высота выгрузки м
Наибольшая кинематическая глубина копания м
Наибольший радиус копания на уровне стоянки м
Продолжительность рабочего цикла с
Масса экскаватора с обратной лопатой т не более
Давление на опорную поверхность кПа (кгсм2)
Экскаватор может комплектоваться оборудованием: прямая лопата обратная лопата драглайн грейфер навесным сваебойным и бурильным оборудованием
Рисунок 3 – экскаватор ЭО-5119 с грейфером.
Универсальный тросовый экскаватор на гусеничном ходу модели ЭО-5119 с грейфером предназначен для погрузки и разгрузки сыпучих материалов для рытья котлованов и разработки грунта на дне водоемов. Экскаватор оборудованный грейфером с емкостью ковша 30 м3 предназначен для погрузки кусковых грузов объемным весом 108 112 тм3.
Техническая характеристика.
Вместимость ковша м3
a - угол наклона стрелы град.
H - наибольшая высота выгрузки м
R - вылет от оси вращения м
H1 - наибольшая глубина капания м
B- габаритная ширина раскрытого ковша грейфера м
H2- габаритная высота раскрытого ковша грейфера м
Масса грейфера с материалом т
Масса экскаватора с грейфером т не более
Давление на опорную поверхность кПа (кгссм2)
Рисунок 5 – экскаватор ЭО-5119 с прямой лопатой.
Универсальный тросовый экскаватор на гусеничном ходу модели ЭО-5119 с прямой лопатой предназначен для производства земляных работ в грунтах I-IV категорий и мелкодробленных скальных породах V-VI категорий с максимальным размером отдельных кусков не более 400 миллиметров при копании выше уровня стоянки экскаватора. Копание ниже уровня стоянки возможно на глубине до 18 метров.
a - угол наклона стрелы град
Hв - наибольшая высота выгрузки м
Rв - наибольший радиус выгрузки м
Hк - наибольшая глубина копания м
Rкс - наибольший радиус копания м
Продолжительность рабочего цикла с
Масса экскаватора с прямой лопатой т не более
Максимальное усилие на зубьяx ковша т.с.
Максимальное усилие на рукояти "Напор-возврат" т.с.
Рисунок 6 – экскаватор ЭО-5119 с драглайном.
Универсальный тросовый экскаватор на гусеничном ходу модели ЭО-5119 с драглайном предназначен для производства земляных работ в грунтах I-IV категорий и мелкодробленых скальных породах V-VI категорий с максимальным размером отдельных кусков не более 400 миллиметров при разработке грунта ниже уровня стоянки экскаватора.
a- Угол наклона стрелы град
Hв - Наибольшая высота выгрузки м
Rв - Наибольший радиус выгрузки м
Hк - Наибольшая глубина копания м
Rк - Наибольший радиус копания м
Усилие тягового каната т
Усилие подъемного каната т
Скорость движения тягового каната мс
Скорость движения подъемного каната мс
Масса экскаватора с драглайном т
Рисунок 7 – экскаватор ЭО-5119 с обратной лопатой.
Универсальный тросовый экскаватор на гусеничном ходу модели ЭО-5119 с обратной лопатой предназначен для производства земляных работ в грунтах I-IV категорий и мелкодробленых скальных породах V-VI категорий с максимальным размером отдельных кусков не более 400 миллиметров при копании ниже уровня стоянки экскаватора.
Нк - наибольшая кинематическая глубина копаниям
Rкс - наибольший радиус копания на уровне стоянким
Масса экскаватора с обратной лопатой т не более
Определение основных параметров машины
1 Основные физико-механические свойства грунтов
По физико-механическим свойствам грунты различают в зависимости от признаков петрографии и условий залегания физического состояния содержащейся в них воды и механических свойств [2].
К признакам петрографии относятся минеральный состав структура и текстура грунтов. Признаки физического состояния включают гранулометрический состав пористость влажность температуру теплопроводность а также разрыхляемость при разработке и уплотняемость грунтов при укладке после разработки. К признакам зависящим от количества и состояния содержащейся в грунте воды относятся пластичность размокаемость набухаемость водопроницаемость липкость. Признаками механических свойств грунтов являются сцепление сопротивление сжатию растяжению сдвигу резанию копанию внешнему и внутреннему трению абразивность несущая способность.
Пористость — свойство грунтов заключающееся в неплотном прилегании друг к другу их частиц вследствие неправильности формы и неодинаковых размеров . Поры (промежутки между частицами) снижают механическую прочность и повышают деформативность грунтов. Поры разных грунтов неодинаковы по величине и форме
Влажность измеряется отношением массы воды в грунте к массе высушенного грунта.
Плотность грунтов зависит от плотности минералов из которых состоят грунтовые частицы а также их пористости и влажности. Плотность наиболее распространенных минералов образующих грунты составляет (2 4) 103 кгм3. Плотность грунтов благодаря их пористости меньше плотности слагающих их минералов хотя вода в порах частично сглаживает этот разрыв. Плотность грунтового скелета обычно равна (2 25) 103 кгм3 а плотность грунтов — (13 23) 103 кгм3.
Увеличению крепости и трудности разработки грунтов обычно соответствует увеличение их плотности.
Сопротивления сдвигу и сжатию сцепление и внутреннее трение грунтов — это свойства наиболее влияющие на сопротивление грунтов механическому воздействию. На их характеристиках основываются расчетные методы механики грунтов в которых принимается что сдвиг в грунте происходит если сдвигающие силы в нем превосходят силы внутреннего трения и сцепления.
Сопротивление грунта внешнему трению рабочих органов машин относится к числу наиболее существенных факторов рабочего процесса машин для земляных работ. Коэффициентом и углом внешнего трения грунта по конструкционным материалам шин определяются соотношение между ортогональными составляющими сил резания и копания грунтов усилия для перемещения машин ми грунтовому массиву условия устойчивости машин.
Абразивность — свойство грунтов с частицами большой твердости так воздействовать на детали рабочих органов некоторых портных узлов и ходового оборудования машин что они подвергаются износу их форма и размеры значительно изменяются
Разрыхляемость - свойство грунтов заключающееся в превращении их при разработке из массива в кусковой или сыпучий материал с объемом пустот и пор значительно большим чем до разработки. Соответственно уменьшается плотность грунтов после разработки по сравнению с плотностью в массиве.
Разрыхляемоеть грунтов зависит от их свойств и условий залегания конструкции режущей части машины и характера земляных работ.
Примерзаемость — свойство грунтов присоединяться к поверхностям деталей и конструкций машин при температуре замерзания. Процесс примерзания проходит обычно в два этапа: вначале разрабатываемый незамерзший грунт прилипает к детали или конструкции затем прилипший грунт замерзает.
Липкость- свойство грунтов присоединятся к поверхностям детелей машин при положительной температуре.
Сопротивление резанию- способность грунтов сопротивляться механическому воздействию вызывающему определенную совокупность напряжений сжатия растяжения и сдвига преодоление которых завершается разрушением грунта и отделением от массива его кусков или слоя.
Таблица 1 - Удельное сопротивление копанию К кгсм2 (по Н.Г. Домбровскому) для различного вида оборудования
Супесь суглинок легкий
Суглинок гравий средний глина легкая
Суглинок плотный глина средняя
Конгломерат слабоцементированный
График 1 - Зависимость усилий резания от глубины резания
График 2 - Зависимость усилий резания от длины ножа
График3 - Зависимость усилий резания от категории грунта
2 Расчет усилий копания рабочим органом
Вместимость Vгp = 04 м3
Ширина челюсти ([4]табл. 7.1)
B = ; В= 0986 м. (2.2.1)
Для мелкосыпучего неуплотненного материала = 06т. е. = BL = 06;
следовательно размах челюстей
L = = 1644 м. (2.2.2)
Минимальная масса грейфера из условия обеспечения достаточной прочности и жесткости ([4] форм. 7.1)
При изготовлении грейфера из низкоуглеродистых сталей (То = 12)
mrp min = 0406145012008 = 33408 кг.
Принимаем челюсть имеющую в конце смыкания угол ак =12° (челюсть формы № 3). С учетом влияния задней стенки расчетный угол ак = 20°. Начальный угол установки челюсти ан — 90 aср = 55 0. Угол челюсти = 750 .
Толщина ножа челюсти (здесь рм тм3) ([4] форм.7.3)
= 0012pM = 0012145·0986 = 0017 м. (2.2.4)
Задаемся размером рr = 12 и rэr =08([4] рис.6.2). Так как
= 16442cos15° = 085 м. Принимаем р= 085 м следовательно
r = 12 = 085U = 0708 м.
Физико-механические показатели зачерпываемого материала: коэффициент внутреннего трения f0 = 07 (0 = 35°); коэффициент трения о сталь f = 048 начальное сопротивление материала сдвигу = 0; угол естественного откоса материала 0 = 45°; угол скольжения материала при зачерпывании
Среднее заглубление челюсти
ycp =Vгр(L×B)=04(1644×0986)=025 м (2.2.7)
Расчетное удельное сопротивление р0 на глубине уср при размере кусков а’ = 0002 м
Ро = [31ycpPMgf20+ (31f- )]= 3125 145098072 =143900 Па. (2.2.8)
Определяем значение коэффициентов к2 и кК:
Принимаем kp=06 ([4] c.227)
Определяем сопротивление на ноже
R1=B143900=1554 кН. (2.2.10)
сопротивление при сдвиге ножа в начале процесса зачерпывания
Определяем обобщенную величину
Сила тяжести (вес) материала подлежащего зачерпыванию по расчетной вместимости грейфера
mMg=VгрpMg =04145098 = 43 кН. (2.2.12)
По зависимости на рис 7.7 определим T1’=90; T2’=35; A3’=11; A4’=47; A5’=39.
Тогда необходимое стягивающее усилие ([4] форм. 6.138):
Расчет элементов и узлов рабочего оборудования машины
1 Расчет основных параметров экскаватора.
Значения масс и линейных размеров конструктивных элементов одноковшовых экскаваторов необходимые для определения усилии возникающие при работе экскаватора могут быть вычислены по эмпирическим формулам.(т) всего экскаватора определяется по формуле:
т экс = Кэкс·Е т (3.1.1)
где К экс – коэффициент удельной массы экскаватора численно равный отношению массы экскаватора и вместимости ковша Кэкс=20-80тм3;
Е – вместимость ковшам3.
По величине т экскаватора определяем линейные размеры отдельных конструктивных элементов:
где KL – коэффициент линейных размеров отдельных конструктивных элементов.
Lк=09 =194м. (3.1.4)
Радиус задней стенки кузова
Lстр=8=1724 м. (3.1.6)
Максимальная высота копания
Н.коп=46=991 м. (3.1.7)
Максимальная высота разгрузки
Нраз =25=54 м. (3.1.8)
Максимальный радиус копания
Lкоп= 755=1626 м. (3.1.9)
Максимальный радиус разгрузки
Lраз=748=1612 м. (3.1.10)
Нб=02=043 м. (3.1.11)
2 Расчет рабочего оборудования.
2.1 Усилие в тяговом канате
Усилие тягового каната в период копания определяется по формуле:
где N1g – сопротивление породы копанию;
F тр – сила трения ковша о породу;
– вес ковша с породой.
Сила трения ковша о породу
где α - угол откоса для легких средних и тяжелых условий работ;
ρ - коэффициент трения ковша о породу ρ=04.
Вес ковша с породой определяется по формуле:
Усилие в тяговом канате в период поворота груженого ковша к месту разгрузки:
Центральная сила удерживающая ковш на его траектории движения вокруг оси вращения платформы:
где б - угловая скорость вращения платформы; б=0105·пб =0105·13= 01365 радс;
Lраз - максимальный радиус разгрузки;
тк+п - масса ковша с породой; тк+п = тк+ тп
тк+п = 033408+043=0764 т
Сила удерживающая ковш в горизонтальном положении:
Усилие в тяговом канате в период поворота порожнего ковша в забой:
2.2 Усилие в подъемном канате
Во время копания на подъемный канат действуют нагрузки только в конце периода при отрыве ковша от забоя:
При повороте на разгрузку усилие в подъемном канате обуславливается только весом ковша с породой:
При повороте в забой усилие в подъемном канате обуславливается весом ковша:
3 Определение эксплуатационной производительности одноковшового экскаватора.
В зависимости от отнесения разработанного грунта ко времени только цикловых операций или ко времени цикловых и внецикловых операций различают копание технической и эксплуатационной производительности.
Техническая производительность характеризует наибольшую работоспособность одноковшового экскаватора в условиях данного грунта забоя и способа его разработки.
Эксплуатационной производительностью учитываются не только условия данного грунта забоя и способа разработки но и все остальные условия производства земляных работ. Она уменьшена технической производительностью и служит основанием для проектирования производства земляных работ и общего расчета экскаватора.
Для сравнения экскаваторов разных моделей служит понятие теоретической производительности. Однако при его определении учитывают:
захват ковшом расчетного по крепости грунта объем которого в плотном теле равен вместимости ковша; работу с поворотом на угол ; выгрузку грунта в отвал при высоте забоя равной высоте размещения напорного вала над уровнем стоянки экскаватора. Таким образом теоретическая производительность является некоторым условием измерителем.
Расчет ведется в соответствии с п. 3.5 и п.3.7 [1].
Эксплуатационная производительность экскаватора:
где q - вместимость ковша;
n - число рабочих циклов в минуту;
- коэффициент наполнения ковша; [[1]с.64табл 3.1]
- коэффициент разрыхления грунта; [[1]с.16табл 1.1]
- коэффициент влияния трудности разработки;
- коэффициент использования экскаватора по времени;
Число рабочих циклов в минуту:
где - продолжительность копания с;
- продолжительность поворота экскаватора с груженым ковшом с;
- продолжительность выгрузки с;
- продолжительность поворота ковша в забой и опускания к месту копания с;
Исходя из расчетов принимаем:
Значения и определяется из неравенства:
Где - угол поворота колонки рад
- частота вращения вала двигателя
- передаточное число механизма
Тогда производительность будет равна:
4 Тяговый расчет экскаватора
Тяговый расчет экскаватора при известной мощности двигателя выполняется для того чтобы установить скорость передвижения с которой машина может преодолевать заданные сопротивления передвижению.
В общем случае тяговое усилие при движении машины [1]:
где: -внутреннее сопротивление ходу.
где m-рабочая масса экскаватора т
сопротивление инерции при трогании машины с места
-сопротивление движению экскаватора
где - коэффициент сопротивления движению при минимальной скорости движения; =0.14 0.16;
- сопротивление при движении экскаватора на уклон
угол уклона пути град
- сопротивление ветру [1]:
где -сопротивление ветра = 500 Па;
- подветренная площадь.
-сопротивление повороту [1]:
где: - момент трения Нм;
- момент скольжения Нм;
- коэффициент трения колес о грунт =025 1;
С- коэффициент сцепления С=(0025 025) МПа;
h- глубина погружения гусениц м.
- удельное сопротивление смятию =(005 006)МПа;
Общее сопротивление при передвижении экскаватора [1]:
Скорость экскаватора [1]:
- КПД привода ходового оборудования = 08.
Основными путем повышения производительности экскаватора является снижение времени цикла это достигается в первую очередь автоматизацией процесса копания грунта.
Новаторы-машинисты одноковшовых экскаваторов достигли очень высокой производительности на отечественных экскаваторах.
Методы работы новаторов основываются на следующих условиях:
) освоении машины; уменьшении продолжительности рабочего цикла благодаря максимальному совмещению операций; увеличении наполнения ковша за счет работы в легких и среднеплотных породах коротким ходом ковша а в плотных - подбоем с обрушением породы; обеспечении сохранности машины (тщательный уход своевременный профилактический ремонт и т. п.);
) правильном выборе транспортных средств соответствующих емкости ковша экскаватора;
) хорошей организацией транспорта - непрерывной подаче поездов и автомобилей;
) правильном установлении размеров забоя и положения транспортных средств с тем чтобы средний угол поворота экскаватора был наименьшим а производительность его - наибольшей;
) отличной подготовке забоя - тщательно подобранной подошве уступа а при скальных породах - и хорошо раздробленном материале;
) применении в средних и легких грунтах сменных ковшей увеличенной емкости т.е. при увеличении его сменной производительности Псм и при работе с ковшом увеличенной емкости снижается себестоимость разработки грунта.
Охрана труда и техника безопасности при работе одноковшовых экскаваторов.
К управлению экскаваторов допускаются лица не моложе 18 лет прошедшие специальный курс обучения и получившие удостоверения на право управления экскаватором определенной модели.
Каждый экскаватор закрепляется за определенным обслуживающим персоналом. Один из машинистов назначается старшим (бригадиром).
Независимо от прохождения курса обучения весь обслуживающий персонал должен пройти инструктаж по технике безопасности в соответствии с условиями работы.
Персонал обслуживающий экскаватор должен быть в спецодежде и иметь все надлежащие защитные средства. Без этого работать на экскаваторе запрещается.
Перед началом смены машинист должен получить точные указания об условиях работы в порядке выполнения данного ему задания.
Обслуживающий персонал не имеет права приступать к работе на экскаваторе не убедившись в его полной исправности.
Все вращающиеся детали - зубчатые цепные и ременные передачи маховики и т. д. - должны быть ограждены кожухами. Пуск экскаватора при снятых кожухах запрещается.
Пуск двигателя и механизмов разрешается только после подачи машинистом сигнала.
Во время работы экскаватора всем кроме машиниста категорически запрещается находиться на поворотной платформе. Не допускается иметь на поворотной платформе посторонние предметы.
: Необходимо следить за тем чтобы во всех шпоночных болтовых и клиновых соединениях ответственных частей экскаватора была совершенно исключена возможность их самопроизвольного разъединения.
Заправлять двигатель топливом и смазкой следует только при естественном освещении и лишь в случае крайней необходимости ночью с электроосвещением (от сети или аккумулятора).
Во время заправки топливом запрещается курить пользоваться спичками керосиновыми фонарями и др. источниками открытого огня. После заправки все детали облитые топливом или смазкой следует насухо вытереть а пролитое топливо тщательно засыпать песком.
Не разрешается пользоваться открытым огнем для подогрева двигателя. При запуске холодного двигателя необходимо налить в радиатор горячую воду а в картер - подогретое масло.
Воспламенившееся около машины топливо нельзя тушить водой. Для этой цели необходимо использовать огнетушитель который должен быть в кабине экскаватора а также песок брезент и т. д.
Машинист сдающий смену обязан предупреждать своего сменщика обо всех неисправностях экскаватора обнаруженных им во время работы а также делать записи об этом в журнале.
II. Рабочее место экскаватора
Площадка на которой устанавливается экскаватор должна быть хорошо спланирована освещена и обеспечивать хороший обзор фронта работ. Экскаватор необходимо закрепить во избежание его самопроизвольного перемещения.
Расстояние от наружного края гусеницы до бровки траншеи и котлована определяется расчетом на устойчивость откосов но оно должно быть не менее 1 м.
Забой для прямой лопаты должен представлять собой стенку возвышающуюся над поверхностью стоянки экскаватора с наклоном под углом естественного откоса грунта в сторону от экскаватора. Вертикальные стенки забоя допускаются лишь в плотных грунтах.
Для обратной лопаты и драглайна забой должен представлять собой поверхность находящуюся ниже поверхности стоянки экскаватора наклонную под углом естественного откоса грунта в сторону от экскаватора.
Для прямой лопаты высота забоя не должна превышать максимальной высоты копания ковша. При этом нельзя допускать образования свесов (козырьков) которые могут обрушиться и засыпать людей обслуживающих экскаватор.
Для обратной лопаты и драглайна высота забоя не должна превышать наибольшую глубину копания при данной установки экскаватора.
Машинист обязан следить за состоянием забоя и если возникает опасность что он обрушится немедленно отвести экскаватор в безопасное место и сообщить об этом производителю работ. Пути отхода экскаватора должны быть постоянно свободными.
III. Техника безопасности во время работы экскаватора
На каждом экскаваторе должны быть вывешены правила управления ухода за оборудованием и схема пусковых устройств.
Заводя пусковой двигатель дизеля нельзя брать рукоятку в обхват все пальцы должны быть с одной стороны рукоятки. Запрещается заводить перегретый пусковой двигатель.
Во избежание ожогов руки не следует касаться выхлопной трубы при запуске и работе пускового двигателя и дизеля. Соблюдать осторожность следует также тогда когда открываешь крышку радиатора и спускаешь из него горячую воду.
Недопустимо устранять неисправности при работающем двигателе.
Запрещается вносить в кабину экскаватора предметы размер которых превышает 15 м независимо от того из какого материала они сделаны а также хранить в кабине бензин керосин и др. легковоспламеняющиеся вещества.
При грозе работать в экскаваторе или около него а также в зоне кабельной сети запрещается.
Нельзя открывать бочку с бензином ударяя по пробке металлическими предметами.
Во избежание несчастных случаев при обрыве подъемного каната или при аварии рабочего механизма во время работы экскаватора воспрещается кому бы то ни было находиться в радиусе равном длине его стрелы плюс 5 м но не ближе 15 м от него.
Во время работы категорически воспрещается:
а) менять вылет стрелы при заполненном ковше (за исключением лопат не имеющих напорного механизма);
б) регулировать тормоза при поднятии ковша;
в) подтягивать при помощи стрелы груз расположенный сбоку.
В случае перерыва независимо от его продолжительности стрелу экскаватора следует отвести в сторону от забоя а ковш опустить на грунт.
Чистку смазку и ремонт экскаватора можно производить только после его остановки. При этом двигатель должен быть выключен а все движущиеся и ходовые части экскаватора - застопорены.
Чистка ковша и осмотр головных блоков стрелы производятся с ведома машиниста во время остановки экскаватора при спущенном на землю ковше.
Если в зоне работы экскаватора расположены подземные кабели водопроводные и канализационные трубы а также газопроводы то обслуживающий персонал должен быть специально проинструктирован о мерах предосторожности и вести работу под наблюдением представителей технадзора.
Производить работы под проводами действующих линий электропередач любого напряжения запрещается.
В охранной зоне ЛЭП можно работать только по согласованию с эксплуатирующей организацией в том случае если расстояние по горизонтали между крайними точками механизма при наибольшем вылете рабочего органа груза и ближайшим проводом линии электропередач будет при напря женин 1 квт - 15 м; до 20 квт - 2 м; 35 - 110 квт-4м;> 154 -5м; 220 квт - 6 м и 330-500 квт -9м.
Грунт на автомашину следует грузить со стороны заднего или бокового ее борта. Категорически запрещается проносить ковш над людьми и кабиной шофера. Во время погрузки шофер должен выходить из кабины если она не имеет бронированного щита.
Ковш при разгрузке следует опускать как можно ниже чтобы не повредить автомашины. Нельзя допускать сверхгабаритной загрузки кузова и неравномерного распределения грунта в нем.
Между машинистом экскаватора и обслуживающим персоналом транспортных средств должна быть увязана система сигнализации. Во время погрузки на транспортные средства рабочим запрещается находиться в них.
Если в забое производят взрывные работы экскаватор необходимо отвести на безопасное расстояние и повернуть к месту взрыва задней частью кабины.
Дополнительные требования при работе экскаватора с прямой или обратной лопатой:
а) наполняя ковш нельзя допускать чрезмерного врезания его в грунт. Торможение в конце поворота стрелы с заполненным ковшом следует производить плавно без резких толчков;
б) поднимая ковш прямой лопаты нельзя допускать упора его блока в блок стрелы;
в) при опускании стрела или ковш не должны ударяться о раму или гусеницу а ковш еще и о грунт;
г) при копании в тяжелых грунтах нельзя выдвигать рукоять до отказа;
д) препятствия в забое которые могут вызвать значительную перегрузку ковша или его повреждение следует обходить путем поворота стрелы;
е) при разработке первой траншеи необходимо следить чтобы при повороте ковша на разгрузку хвостовая часть экскаватора не задевала за боковую стенку забоя;
ж) во время экскавации необходимо следить за правильной намоткой канатов на барабан лебедки чтобы они не перекрещивались на барабане. Нельзя направлять наматывающиеся канаты руками.
При работе драглайном или грейфером:
а) если во время заполнения ковша встречается препятствие его необходимо обойти подняв ковш. Делать резкие рывки ковшом запрещается;
б) после заполнения ковша его следует немедленно поднять.
IV. Техника безопасности при передвижении экскаватора
Самостоятельный спуск и подъем экскаваторов осуществляется только под углом не превышающим указанный в таблице. Спуск и подъем под углом большим чем указано в таблице необходимо производить при помощи трактора или лебедки в присутствии механика прораба или мастера.
Путь по которому будет передвигаться экскаватор должен быть заранее выровнен и спланирован а на слабых грунтах усилен щитами или настилом из досок брусьев или шпал. У таких сооружений как мосты трубопроводы насыпи и др. необходимо предварительно проверить прочность и получить разрешение от соответствующей организации на перемещение по ним экскаватора.
Во время движения экскаватора стрелу его необходимо устанавливать строго по направлению хода а ковш приподнимать над землей на 05-07 м считая от нижней кромки ковша. Передвижение экскаватора с нагруженным ковшом запрещается.
Передвижение экскаватора вблизи и под линиями электропередач должно производиться под наблюдением инженерно-технического работника.
Охрана окружающей среды.
Большое внимание должно быть уделено охране природы в процессе земляных работ. При подготовке трассы сооружения необходимо очищать ее от леса и кустарника с максимально возможным сохранением лесного массива. Деревья ценных пород должны быть пересажены. По возможности следует избегать использования грунта из боковых резервов или ограничивать их глубину до 1-15 метров.
В соответствии с действующим законодательством строительные организации работающие на сельскохозяйственных землях должны за свой счет приводить эти участки в состояние пригодное для дальнейшего использования. Работы выполняют в ходе строительства или не позднее чем в течении года после их завершения. При рекультивации растительный слой грунта срезанный во время расчистки полосы под будущее сооружение и перемещенный в сторону возвращают на открытые грунтовые участки резерва.
При работе над курсовым проектом были изучены вопросы связанные с проектированием новой и совершенствованием уже имеющейся техники рассмотрен ряд источников с патентной литературой касающейся строительной и дорожной техники. Таким образом всю проделанную работу можно представить в следующей форме:
обзор литературных и патентных источников;
расчет усилий копания рабочим органом;
расчет силового привода;
расчет основных параметров экскаватора;
определение эксплуатационной производительности одноковшового экскаватора;
тяговый расчет экскаватора.
Также необходимо было вычертить общий вид экскаватора с грейфером сборочный чертеж рабочего оборудования и кинематические схемы.
При выполнении курсового проекта были получены следующие величины проектируемого экскаватора:
Необходимое тяговое усилие W=444 кН;
Мощность двигателя N=58 кВт;
Производительность П=277 м3ч.
Список литературных источников
Домбровский Н. Г. Гальперин М.И. Строительные машины ( в 2-ух частях). Ч. II- М.: Высш. Шк. 1985.-224 с. ил.
Ветров Ю.А. Машины для землеройных работ. 2-е изд. дораб. и доп.- Киев: Высш. Шк. 1981.- 384 с.
Башта Т.М. Руднев С.С. Некрасов Б.Б. и др. Гидравлика гидромашины и гидроприводы: Учебник. 2-е изд. перераб. - М.: Машиностроение 1982. - 423 с.
Таубер Б. А. Грейферные механизмы. М Машиностроение 1985г.
Строительные и дорожные машины: РЖ. Отд. вып. 60 ВИНИТИ. - Москва 1956-. - Орган НТИ. - 12 вып. в год.