Роторный экскаватор производительностью 315 м3/ч. ЭР-315

зЛЕКТОРО СХЕМА.dwg

Автоматичесский воздушный выключатель
Распредилительный пункт
Контакторы переменного тока
Двигатели приводов экскаватора
универсальный переключатель
Концевой выключатель
Кнопка управления аварийная

спецификация.dwg

Чертеж4.dwg

Тележка ходовая.dwg

Кабина.dwg

Экскаватор1+.dwg

Техничесские характеристики
Число оборотов ротора
Удельное давление на грунт
Уст. мощность электромотора
Кинематическая схема привода ротора

защита.doc

ЗАЩИТА ТЯЖЕЛО НАГРУЖЕННЫХ МЕХАНИЗМОВ
С ЧАзлИЧНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ СКОРОСТИ
В реальных условиях эксплуатации роторных экскаваторов возникают перегрузки элементов привода и металлических конструкций. Обследования роторных экскаваторов проведенные авторами в эксплуатационных условиях показывают что существующие защитные устройства привода роторного колеса от перегрузок не обеспечивают надежной защиты от максимальных и аварийных нагрузок.
Рассматриваемый возможный вариант устройства с защитой от перегрузок и частичным регулированием скорости рабочего органа состоит из основного электродвигателя 1 (рис. 1) соединённого с солнечной шестерней планетарной муфты (или дифференциала) 2 эпицикл которой через зубчатые колёса с передаточным отношением i=15-20 соединяется со вспомогательным (тормозным) электродвигателем 3 работающим в режиме электродинамического торможения а для систем с зазорами также и в двигательном режиме в период пуска привода. Водило планетарной муфты соединяется с рабочим органом.
При включении в работу главного электродвигателя на эпицикле планетарной муфты возникает реактивный момент удерживаемый вспомогательным тормозным электродвигателем. При превышении допустимого сопротивления на рабочем органе вспомогательный электродвигатель «опрокидывается». Происходит снятие удерживающего момента с эпицикла и последующее отключение основного электродвигателя датчиками скорости или тахогенераторами что предохраняет вспомогательный электродвигатель от разгона. В системах с зазором целесообразно включать главный электродвигатель с некоторым запаздыванием по отношению к вспомогательному включаемому в подобных случаях в двигательном режиме работы. Это позволяет разогнать ротор главного электродвигателя до скорости 10-100 обмин. С последующим выбиранием зазора при переводе вспомогательного двигателя на электродинамическое торможение после чего производят запуск основного электродвигателя. В качестве тормозного выполняющего лишь защитные функции выбирается короткозамкнутый электродвигатель мощность которого составляет 2-5% от мощности основного двигателя. Величина предельного момента тормозного электродвигателя регулируется одним из известных в литературе методом (возбуждением постоянным током в цепи статора).
Устанавливаемый в качестве вспомогательного (тормозного) электродвигателя 3 электродвигатель с фазным ротором выполняя роль защитного устройства (необходимый удерживающий момент создаётся постоянным током в цепи статора) в результате изменения скольжения (в цепь ротора вспомогательного двигателя вводят дополнительное сопротивление) позволяет регулировать скорость рабочего органа. В этих случаях мощность вспомогательного (тормозного) электродвигателя составляет 10—12% от мощности основного. В качестве основного применяют синхронный электродвигатель.
Теоретически изучалась работа защитного устройства (при различных величинах динамических моментов инерции0 при стопорении осуществляемом изменением нагрузки Мс влияние на ускорение в период пуска основного электродвигателя различных механических характеристик вспомогательного (тормозного) двигателя в режиме его электродинамического торможения (блоками нелинейности) и демпфирующая способность вспомогательного электродвигателя при различной жёсткости механической характеристики основного. Блок сравнения машины в период пуска основного электродвигателя производил кратное его пусковому моменту увеличение тормозного момента вспомогательного электродвигателя. Осциллограммы некоторых режимов работы показаны на рис. 2.
Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы. Рассматриваемое устройство надежно защищает машину от перегрузок. Точность срабатывания не ниже чем у электрических синхронных и асинхронных муфт (погрешность менее 10%). Устройство обеспечивает управление главным электродвигателем при помощи вспомогательного малой мощности. Крутизна тормозной характеристики вспомогательного тормозного электродвигателя в период пуска основного существенно влияет на ускорение привода и тем самым на перегрузки в связях λ и λ1. При наибольшем введенном в цепь ротора вспомогательного электродвигателя сопротивлении при запуске происходит снижение нагрузки в элементах привода в два-три раза по сравнению с запуском при неподвижно закрепленное эпицикле. Вспомогательный электродвигатель позволяет регулировать (на снижение) скорость рабочего органа в пределах 0—35% осуществлять предварительный разгон ротора основного электродвигателя с целью выбора зазоров в кинематической цепи и получать «ползучую» скорость рабочего органа при ремонтах.
В результате создается возможность применять в приводе роторного колеса в качестве основного привода электродвигатели синхронного и асинхронного типа с нормальными пусковыми моментами.

тиски.dwg

Технические характеристики:
Максимальное усилие зажима - 15030Н
Рабочую полость пневмокамеры испытать давлением 0
Пневматический ход губки - 4 мм
Тиски пневмотические
МГТУ им. Н.Э.Баумана

Общий вид кабины.dwg

отвальная стрела и конвейер перегружатель условно не показаны"

Стрела ротора.dwg

Таблица сварных швов
ГОСТ12806-80-Т3-Рн3- 5
ГОСТ12806-80-У1-Рн3- 3
ГОСТ12806-80-Н1-Рн3- 5

Конвейер приемный.dwg

Технические характеристики
Производительность - 160 м
Скорость движения ленты - 2 мс;
Мощносьт электродвигателя - 8 кВт;
КФ МГТУ им.Н.Э.Баумана

ковш 3.dwg

Конструкция ФС.dwg

аналфунк.doc

Функционально-физический анализ
Роторного экскаватора производительностью 315м3час.
В основу анализа функций Роторного экскаватора и построения конструктивной функциональной структуры положен принцип выделения и рассмотрения структур с двухуровневой иерархией так как любой технический объект можно разделить на несколько элементов каждый из которых имеет вполне определенную функцию (или функции) по обеспечению работы технического объекта или его элементов. При этом рассматриваемый технический объект представляет собой верхний уровень а выделенные функциональные элементы – нижний.
Если требуется продолжить (углубить) анализ то каждый из выделенных элементов нижнего уровня рассматривается как самостоятельный технический объект который также можно разделить на несколько функциональных элементов. Объединения таких структур с 2- х уровневой иерархией позволяет получить многоуровневую структуру. Неделимым элементом будем называть деталь ( или часть детали) с минимальным числом функций ( не менее одной ) по обеспечению работы других элементов при любом делении которой появляются элементы не имеющие самостоятельный функции или с одинаковыми функциями.
Одновременно с разделением технического объекта на элементы выделяют объекты окружающей среды (ОС) с которыми рассматриваемый ТО находится в функциональном или вынужденном взаимодействии и которые существенно влияют на конструкцию ТО. В первую очередь к ОС относятся объекты воспринимающие действие ТО: оператор контейнерного перегружателя груз и т.д. Среди всех выделенных элементов ТО особое внимание уделяют главным элементам которые можно выделить у большинства ТО. К главным элементам будем относить рабочие органы и другие элементы которые непосредственно взаимодействуют с объектами ОС. При выделении главных элементов и соответствующих им объектов ОС рекомендуется иметь в виду следующие свойства:
- функции главных элементов как правило совпадают с функцией ТО;
- объекты ОС для главных элементов как правило совпадают с объектами на которые направлено действие ТО.
АНАЛИЗ ФУНКЦИЙ Роторного экскаватора
Захватывает выгружает груз
Воспринимает нагрузку от груза (V1) и узлов крана и передает ее на колеса.
Обеспечивает устойчивое положение крана
Обеспечивают перемещения крана и воспринимают его массу
Обеспечивает приведение крана в движение
ПОСТРОЕНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ
СТРУКТУРЫ РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА..
Конструктивная ФС представляет собой ориентированный граф вертикали которого являются наименованиями элементов ТО и объектов основных средств а ребрами
Конструктивная ФС РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА..
ПОСТРОЕНИЕ ПОТОКОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ
РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА.
Роторный экскаватор разбит на элементы: ковш ротора; роторное колесо; металлоконструкция привод; колеса.
Опишем физические операции элементов перегружателя.
С1 – горизонтальная сила
А2 – вертикальная сила
А3-электрическая энергия
С2-вертикальная сила( действует на металлоконструкцию)
С3- механическая энергия движения груза
А5вес - вертикальная сила (вес м-к)
С4- вертикальная сила на оси колес
С5- вертикальная сила на оси колес
С6- угловое ускорение (действует на колеса)
колес( движение крана)
С8 – передача веса на подкрановые пути.
Потоковой функциональной структурой называется взаимосвязанный набор физических операций реализующих один определенный поток преобразований вещества энергии и сигналов либо несколько взаимосвязанных потоков. Потоковая ФС представляет собой граф вертикали которого являются наименованием элементов ТО или наименованием операций колера Е а ребрами – входные АJ и выходные CJ потоки ( факторы). В соответствии с этим определением и таблицей описания ФО элементов выполняется построение потоковой ФС.
Потоковая ФС роторного экскаватора.
Для каждой элементарной физической операции определяют реализующий ее физико-технический эффект и составляют таблицу описания ФТЭ.
ОПИСАНИЕ ФИЗИКО – ТЕХНИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ.
Передача статической силы через твердое тело
Передача переменной силы через твердое тело на 4 опоры
Эффект трения качения
Сила А приложенная нормально к объекту
Твердые тела движущиеся относительно друг друга
Эффект колесного движения
Твердое тело в виде круга В1 приложено к другому твердому телу В2
Движение центра тяжести круга В1
Вдоль поверхности тела В2.
Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела
Проведем функционально-физический анализ для элементов контейнерного перегружателя:
)металлоконструкция;
)колесо приводное перегружателя.
Анализ функций забойного конвейера роторного экскаватора.
Обозначение элементов
Описание функций элементов
Ф2-1 - передает нагрузку от направляющих блоков Е 2-3 на оси колес
Е2-2 – ходовые ролики
Ф2-2 – воспринимает нагрузку от рамы
Ф2-2 – обеспечивают перемещения груза
Е2-3 – направляющие блоки
Ф2-3 – воспринимает нагрузку от ленты
Е2-4 и передает ее на раму Е2-1
Ф2-4 – воспринимает нагрузку от груза и передает ее роллики Е 2-5
Ф2-5 – воспринимает нагрузку от ленты и передает ее на направляющие блоки.
Построим конструктивную ФС забойного конвейера.
МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЯ РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА.
Анализ функций металлоконструкций
Колесо Роторного экскаватора.
Анализ функций приводного Роторного экскаватора
Обозначение элементов Е4
Описание функций элементов Ф4
Ф4-1 – передает момент на колесо от редуктора
Ф4-2 – передает нагрузку от вала
Е4-1 на корпус колеса Е 4-3;
Ф4-2 – центровка вала Е4-1
Е4-3 – корпус колеса
Ф4-3 – передает нагрузку от вала
Е4-1 – на подкрановые пути
Ф4-4 – фиксирует колесо Е4-3 на валу Е4-1
Е4-5 – стопорные кольца
Ф4-5 – фиксация вала Е4-1
Ф4-5 – фиксация подшипника Е 4-2
Конструктивная ФС приводного колеса Роторного экскаватора.
ФСА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ КОНТРОЛЯ.
В едином производственном цикле неразрушающий контроль может применяться при выполнении различных контрольных операций. С его помощью осуществляются следующие виды контроля:
) входной контроль сырья материалов и т.д.
) операционный контроль;
) непрерывный или периодический контроль изделий или специальных образцов в процессе их испытаний или обработки;
) приемный контроль готовой продукции;
) непрерывный или периодический контроль состояния оборудования агрегатов в процессе их эксплуатации.
Процесс контроля может состоять из следующих производственных операций:
)подготовка деталей и изделий к операции контроля (изготовление образцов очистка шлифование транспортировка на место контроля);
)подготовка средств неразрушающего контроля и материалов;
)обработка результатов контроля и рассортировка продукции по этим результатам;
)ремонт и исправление брака утилизация неисправного брака;
)повторный контроль отремонтированной продукции;
)транспортировка годной продукции на участок установки.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА
ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФСА.
В связи с необходимостью резкого повышения технического уровня и качества продукции перед разработчиками стоит задача постоянного совершенствования конструкции и технологии выпускаемых изделий снижения их себестоимости. На решение этой задачи и направлен ФСА технологических процессов (ФСА ТП).
Результатом ФСА ТП должно быть более эффективное выполнение его главной функции – изготовить изделие с заданными потребительскими свойствами качеством и надежностью при минимальной себестоимости.
Определим функцию каждой технологической операции.
Обеспечить качество изделия
Обеспечить непрерывность контроля и чистоту контролируемых изделий
Обеспечить исправность СНК
Контакт средств контроля и контролируемых изделий
Обработка результатов
Выявление годной детали и брака
Механическая обработка детали
Транспортировка годной продукции на участок упаковки
Перемещение годных деталей
О- основная операция
В- вспомогательная операция
Используя методику FAST построим диаграмму.
Операция контроля состоит из 2-х операций: калибровка и измерение.
Калибровка является вспомогательной операцией и заключается в настройке средств неразрушающего контроля по эталону. Измерение является основной операцией. Сама же операция измерения состоит из 2-х: позиционирование и ориентирование.
Построим функционально- структурную модель ТП контроля.
II- основные функции
III- вспомогательные функции
IV- материальные носители.
СРЕДСТВА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ.
Для выявления дефектов в промышленности наиболее приемлем электромагнитный метод.
При контроле МВТ ( метод вихревых токов) используют зависимость амплитуды фазы переходных характеристик возбуждаемых от его формы размеров физико – механических свойств и сплошностей материала частоты и скорости перемещения датчика.
К особенностям МВТ относятся:
- возможность проверки большого числа парметров изделия одновременно;
- проверке подвергаются слои материала небольшой толщины;
- не требуется электрического и даже механического контакта датчика с изделием;
-большая скорость и незначительная трудоемкость контроля;
- возможность измерения толщины листа стенки труб и деталей при одностороннем доступе.
На данном методе работают приборы: ВД-20НД ДФП-1 ВД-61Н ВТ-70Н ВТ-5-Н.
Эти приборы можно применять для диагностирования металлоконструкции контейнерного перегружателя (для выявления трещин в металле и сварных швах) грузовой тележки колес и т.д.
Техническая характеристика вихрешонового дефектоскопа типа
Наименование размеры выявленных
дефектов: протяженность мм 10
Чистота обработки контролируемой поверхности 4
Потребляемая мощность:
от источника постоянного тока В.А. 08
от сети переменного тока Вш 40
Габариты мм 40х210х136
Минимальные размеры обнаруживаемых
Дефектов: ширина мм 01
Ширина контролируемой зоны при
перемещении датчика по поверхности
Имеется выход на звуковой индикатор и на исполнительное устройство.
Метод ультразвукового контроля основан на исследовании процесса распространения упругих колебаний с частотой 05-: 25 Мгу в контролируемых изделиях.
Акустическое поле исключен (излучение) распространяется в объеме материала контролируемого изделия. При наличии дефекта акустическое поле изменяет свою структуру. Эхо- сигнал регистрируют как правило по экрану электронно- лучевой трубки на котором в определенном масштабе воспроизводится ход ультразвукового луча в контролируемом объекте. Регистрируя с помощью приемника ослабления акустической волны или появления отраженной волны можно судить о наличии дефекта. По признаку обнаружения дефектов различают: теневой зеркально- теневой и эхо- метод.
Приборы работающие на данном методе : ДУК-13 НМ ДУК-66ПУДМ-.
С помощью этих приборов можно обнаружить дефекты расположенные на глубине 1 250 мм от поверхности.
Техническая характеристика ультразвукового дефектоскопа ДУК-1НМ.
Частота ультразвука Мгу 18
Максимальная глубина прозвучивания при
работе прямым искателем мм 700
Дополнительные индикаторы телефон
Режимы контроля по поверхности
Работает как от сети переменного тока так и от батарей.
Ультразвуковой дефектоскоп УДМ – 3.
Частота ультразвука Мгу 18 25
Работе прямым искателем мм 2000
Дополнительные индикаторы лампочка
Режим контроля от поверхности
После выбора приборов для нахождения повреждений в металлоконструкции контейнерного перегружателя приступаем к составлению технологического процесса диагностирования наиболее опасных элементов перегружателя и определения зон диагностирования.
Технология диагностирования включает в себя определение зон диагностирования на наиболее опасных элементах крана и составления операционных карт неразрушающего технического контроля. Зоны диагностирования представляют собой места в которых наиболее часто появляются дефекты и повреждения.
При техническом диагностировании кранов находящихся в эксплуатации данные обследования заносятся в карту результатов контроля.
Ниже приведены операционные карты ведомости технического контроля.
КОНТРОЛЬНЫЕ ОБРАЗЦЫ.
Контрольные образцы служат для постройки определения чувствительности и проверки работоспособности дефектоскопа. В соответствии с этим назначением вводится понятие первичных и вторичных контрольных образцов.
Первичные контрольные образцы служат для определения торговой чувствительности дефектоскопов. Первичные контрольные образцы изготавливаются и аттестуются по методике «Изготовление и аттестация контрольных образцов с дефектами для высокочастотных электромагнитных дефектоскопов».
Вторичные контрольные образцы служат для проверки работоспособности дефектоскопа. Они должны иметь дефекты характеризующие предел реальной чувствительности дефектоскопа в конкретном случае контроля.
В качестве вторичных контрольных образов следует применять детали или участки деталей имеющие характерные дефекты выявленные ранее любым другим методом.
При отсутствии деталей с дефектами в качестве вторичных контрольных образцов следует применять образцы с искусственными дефектами выявленными по специальной методике. При изготовлении вторичных образцов с искусственными дефектами необходимо повторять материал и конфигурацию зоны контроля.

аналфунк1.doc

Неразрушающего технического контроля
Наименование операции
Контроль несплшности колеса грузовой тележки
Наименование и марка прибора
ВД-20НД ДФЛ – 1 ВД-614; ВТ-70Н; ВТ- 50 Н
Определяемые дефекты
Глубина залегания дефектов мм
Усталостные трещины
Приспособления для ориентации объекта контроля
Приспособление для ориентации
Включить прибор ( предварительный прогрев t= 1 мин
Установить объект контроля на стол
Осмотреть поверхность объекта контроля в целях выявления механических повреждений
Зачистить зоны контроля на объекте контроля до металлического блеска
Приспособление для ориентации объекта контроля
Приспособление для ориентации прибора
Разметить зоны контроля на объекте контроля согласно эскизу
Взять преобразователь для исходного контроля
Настроить прибор на размер по эталону ( корректировку прибора производить после 25 контрольных операций)
Установить преобразователь на поверхность детали в зону контроля
Перемещать преобразователь по поверхности зоны контроля
Снять показания прибора
Записать результаты измерений в карту результатов контроля
Вернуть преобразователь в исходное положение
Сравнить результаты измерений с допускаемыми значениями
Принять решение о годности. Сделать отметку в документации.
Карта результатов контроля
операции неразрушающего технического контроля

Фрагмент1.dwg

б.dwg

Структурно-элементная модель ТП контроля.
II- технологические операции
III- Материальные носители.

а.dwg

козырёк.doc

ОСНОВЫ РАСЧЕТА КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АРОЧНОГО КОЗЫРЬКА И ЗУБЬЕВ КОВША РАЗДЕЛЬНОГО РЕЗАНИЯ
В УкрНИИпроекте разработана конструкция ковшей (1) для экскавации плотных вязких и крупнотрещиноватых пород. С целью снижения динамики рабочего процесса и уменьшения кусковатости экскавируемых пород ковши имеют косой козырёк арочного профиля оснащенный шестью зубьями. На каждой стороне ковша режущие кромки зубьев параллельны друг другу и образуют с плоскостью симметрии ковша угол α который может быть выбран в зависимости от типа грунта в пределах 55-75. Для обеспечения параллельности кромок зубья выполняются так сто их режущая часть повёрнута относительно хвостовой части вокруг продольной оси зуба. При установке на арочном козырьке зубья имеют различные углы скручивания в зависимости от места установки. Конструктивно они могут быть составными или выполненными в виде цельной отливки.
Поскольку зубья установлены на косом козырьке при срезании стружки они отстают один от другого. При этом в связи с принятой ориентацией режущих кромок каждым зубом в грунте создается автономное напряженное состояние которое приводит к отделению элемента стружки перед каждым зубом (рис. ] Отделение элементов и происходит последовательно так как каждый зуб козырька проходя в грунте обнажает поверхность для среза элемента стружки другим зубом. Таким образом при работе ковша происходит раздельное резание стружки приводящее к эффективному дроблению породы и как следствие к стабилизации рабочего процесса.
Исходя из условия обеспечения минимальной энергоемкости резания целесообразно сечение стружки распределять между режущими зубьями так чтобы форма сечения перед каждым зубом при среднем положении ковша по дуге резания максимально приближалась к ромбовидной. Иначе говоря целесообразно рациональный режим резания рекомендуемый Ю. А. Ветровым и примененный им впервые на двухзубых ковшах [2 3] перенести на три последовательно режущих зуба ковша.
Рис. Схема расстановки зубьев и сечение стружки.
Наибольший эффект от применения предложенных ковшей с целью ограничения кусковатости и стабилизации нагрузки может быть получен при оптимальном сочетании параметров зубьев расстояния между ними формы и параметров профиля козырька угла скоса козырька (или отставания зубьев на одном козырьке друг от друга по дуге резания) в зависимости от физико-механических свойств и кливажа разрабатываемых пород. Установить такие сочетания представляется возможным лишь в результате широких экспериментальных исследований.
Однако общие зависимости для определения конструктивных параметров козырька и его режущих элементов могут быть получены теоретически.
Рис.2 Основные типы зубьев устанавливаемых на ковшах роторных экскаваторов.
Анализ конструкций зубьев применяющихся на роторных ковшах показывает что наибольшее распространение получили зубья двух типов (рис. 2): с передней режущей гранью выполненной под углом к хвостовой части (А 0) и с передней гранью лежащей в одной плоскости с плоскостью хвостовика (^ А — 0). Разработанные в последнее время на Ново-Краматорском и Донецком им. 15-летия ЛКСМУ машиностроительных заводах достаточно надежные крепления зубьев отмеченных типов позволяют использовать такие конструкции зубьев в качестве основы для установления теоретических зависимостей.
Рис.3 Расчётные схемы для определения конструктивных параметров козырька (А=0) (а) и козырька и зубьев (б).
На рис. 3 а показан элемент арки козырька рассеченный плоскостью Н перпендикулярной к внутренней цилиндрической поверхности аАb. При этом плоскость H составляет с осевой плоскостью ковша угол . Плоскость W является касательной к цилиндрической поверхности аАЬ по линии пересечения этой поверхности с плоскостью H. Угол отклонения оси зуба от следа PC на отогнутой поверхности козырька характеризует ориентацию зуба на козырьке а углы v и б — величину отгиба и задний угол отогнутой части козырька. Очевидно угол о так же как и углы v и б зависит от угла отклонения секущей плоскости Н и угла подъема линии перегиба козырька.
Учитывая что в плоскости М параллельной осевой плоскости ковша угол подъема линии перегиба равен Qi легко показать что угол также является функцией угла .
Из рисунка 3 следует что
Расчеты показывают что при незначительной погрешности в сторону увеличения действительного угла резания боковых верхних зубьев можно принять
Таким образом углы v б и а для данного козырька зависят только от угла . Примем вначале для расчетов конструкцию зуба с А = О (см. рис. 2) Если хвостовая часть такого зуба лежит своей плоскостью на отогнутой поверхности козырька (см. рис. 3) независимо от места установки зуба то наряду с изменением углов v б и а по периметру козырька в зависимости от изменяется и угол поворота режущей части зуба вокруг его продольной оси относительно хвостовой части. Обозначим этот угол через λ.
Следовательно для правильного конструирования режущей части ковша при арочном козырьке оснащенным зубьями с одинаковой ориентацией их режущей части относительно траектории резания необходимо установить зависимости v () б () а () и X (). С этой целью воспользуемся рис. 3 б на котором по аналогии с рис. 3 а введены следующие обозначения; РВ — ось зуба; ACPL — элемент плоскости Н; РВК — элемент плоскости резания; РК — касательная к траектории резания; PL — касательная к окружности резания; BAEFL — элемент радиальной плоскости ротора которая в плоскости вращения ротора составляет угол 0 с плоскостью скоса козырька (см. рис. 3 a); BF —линия параллельная оси ковша в радиальной плоскости ротора; ВС — касательная к линии перегиба козырька в точке С; РВС ~— элемент отогнутой поверхности козырька спрямленный в плоскость; KTNS — элемент плоскости перпендикулярной оси РВ; е — кинематический угол резания (угол отклонения вектора абсолютной скорости движения ковша от вектора окружной скорости); ф — угол резания; 7 — задний угол резания; а — угол поворота зуба в радиальной плоскости в сторону поворота роторной стрелы (α = 90" — α1 см. рис. 1); ρ — вспомогательные углы. ' "
В расчетах будем считать заданными углы ρ и е. При этом определяется по формуле (2) a e — по известной зависимости
где vп—линейная скорость поворота на конце стрелы м!сек;
vок—линейная скорость вращения ротора мсек.
Таким образом искомые значения углов v и λ в зависимости от могут быть установлены расчетом.
Для конструирования козырька кроме параметров v и λ необходимо знать длину образующей отогнутой поверхности козырька (см. линию PC на рис. 3 а б) в зависимости от угла . При ее определении будем исходить из условия параллельности кромки козырька и линии перегиба которое может быть записано в виде А* = const.
Очевидно величину А* нужно выбирать по условию надежного закрепления зубьев на отогнутой поверхности козырька которое определяется длиной хвостовой части зуба l3 (см. рис. 3 а б).
На основании рис. 3 а можно установить зависимость
Таким образом определение конструктивных параметров арочноо козырька оснащенного зубьями при А=0 надо производить в следующей последовательности: задаются величинами v и λ и определяют А*.
При оснащении козырька зубьями конструкция которых характеризуется неравенством нулю угла А (см. рис. 2). для определения параметров козырька также может быть использована расчетная схема (см. рис. 3 б). Получаемые счетные зависимости имеют вид идентичный с установленными выше для случая оснащения козырька зубьями с коническим хвостовиком при угле А0 между осью хвостовика и передней гранью.
Задний угол козырька для рассматриваемого случая целесообразно выполнять равным v а заточку козырька производить с внутренней стороны между зубьями. Разворот режущей части зубьев относительно хвостовиков в рассматриваемой конструкции козырька не производится и угол λ = 0.
Таким образом предложенная расчетная схема (рис. 3 б) является универсальной так как может быть использована при расчете параметров любого козырька с зубьями если известна зависимость
Владимиров В.М. и др. Рабочий орган роторного экскаватора. Авторское свидетельство № 215104. «Бюллетень изобретений» 1968 № 12.
Ветров Ю. А. Сопротивление грунтов резанию. Киев Изд-во КГУ 1962.
В е т р о в Ю. А. Основные результаты и задачи исследования процесса резания грунтов применительно к роторным экскаваторам.— В сб.: «Гор-нотранспортные машины непрерывного действия для карьеров». Вып. 11. УкрНИИпроект 1963.

диагностика.dwg

Структурно-элементная модель ТП контроля.
II- технологические операции
III- Материальные носители.

К технологии.doc

Глава 3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
«Технологический процесс изготовления вала привода конвейера роторного экскаватора ЭР-315»
Назначение детали в узле.
Валы применяются для поддержания вращающихся деталей а главное для передачи крутящего момента.
В нашем случае вал используется в приводе отвального конвейера роторного экскаватора.
Определение годового объема выпуска.
Объем выпуска - это число изделий определенного наименования изготовляемых за планируемый промежуток времени.
Одно из основных характеристик является коэффициент Кзо (закрепленных операций) показывающий сколько операций выполняется за одном рабочем месте.
Q =15 - количество операций
Р =12 - количество рабочих мест.
Согласно ГОСТ 31108-74 - производство будет относиться к крупносерийному.
Разработка маршрута механической обработки.
Эта задача так же как и проектирование маршрута для отдельной поверхности является многовариантной. Маршрут обработки детали представляет собой определенную последовательность выполнения операций. При установление общей последовательности выполнения операций необходимо:
Определить подготовительные базы.
Установить поверхности в последовательности обрабатываемой их точности.
Последняя обрабатывается наиболее точная поверхность.
Не совмещать черновые и чистовые переходы.
Если деталь подвергается термообработки то маршрут разбивается на 2 части: до термообработки и после так как возможны деформации.
Для деталей массового производства необходимо чтобы длительность операций была равна или кратна такту выпуска.
Выбранный маршрут подвергают экономическим расчетам.
При разработки операций решаются две основные задачи.
Обеспечение точности и качества обрабатываемой поверхности. 2.Получение высокой производительности (за счет уменьшения штучного времени)
Маршрут обработки вала.
0. Заготовительная (заготовку получить).
0. Фрезерно-центровальная (отрезать в размер сверлить центровочные
0. Токарная (точить поверхности 12).
5. Токарная (точить поверхности 12).
0. Термическая (термообработать до твердости 285 НБ).
0. Токарная (точить поверхности 123).
5. Токарная (точить поверхности 123).
0. Фрезерная ( отрезать в размер).
5. Токарная (нарезать фаски 12).
0. Фрезерная (нарезать шпоночный паз).
5.Фрезерная (нарезка шлицов).
0. Сверлильная ( сверлить 3 отверстия).
5. Резьбонарезная (нарезать резьбу в трех отверстиях).
Расчет операционных припусков и межоперационных размеров
рассчетно — аналитическим методом.
Этот метод заключается в том что промежуточный припуск на каждом технологическом переходе должен быть таким чтобы при его снятие устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя полученные на предшествующих переходах а также для исключения погрешности установки заготовки.
Определение минимального припуска для поверхности вращения.
Rzi-1 высота неровностей профиля на предыдущем переходе.
Hi-1 глубина дефектного слоя возникающего на предшествующем
- суммарное отклонение расположения поверхности на
предшествующем переходе рассчитывается по формуле:
к- отклонение оси детали от прямолинейности.
- длина заготовки до зажима.
Х - длина обрабатываемой части заготовки.
Максимальный припуск на обработку поверхности вала рассчитывается по формуле:
Z max =2Zmin+Tdi-1+Tdi
Tdi-1 - допуск размеров на предшествующем переходе
Tdi - допуск размеров на выполнимом переходе.
Минимальный диаметр с учетом припуска рассчитывается по формуле:
- минимальный диаметр полученный на выполняемом переходе.
Максимальный диаметр с учетом припуска рассчитывается по
Расчет режимов резания выбор оборудования и режущего
Операция 020 токарная (черновая).
Скорость резания [м мин] при наружном продольном точение рассчитываем по эмпирической формуле:
Т = 45 [мин] - среднее значение стойкости инструмента (том 2 стр. 268).
t = 85 [мм] - глубина резания
s = 05 [мм] - подача (том 2 стр. 268 т - 13)
Cv = 350 - коэффициент скорости (том 2 стр. 269 т - 17)
m = 055 - показатель степени (том 2 стр. 269 т - 17)
х = 015 - показатель степени (том 2 стр. 269 т - 17)
у = 02 - показатель степени (том 2 стр. 269 т - 17)
kv- поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:
Kv = Kmv*Кт Kuv = 13 1 09 = 117.
Kmv = 13 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки (том 2 стр. 263
Kuv =1 - коэффициент учитывающий влияние материала инструмента (том 2 стр.
Knv = 09 - коэффициент состояния поверхности (том 2 стр. 263 т - 5)
Число оборотов n[обмин] заготовки определяется по формуле:
D = 925 [мм] - диаметр заготовки
V = 896 [ммин] - скорость резания.
Стандартное значение nст=315[обмин]
Фактическая скорость резания.
Силу резания принято раскладывать на составляющие силы направленные по осям координат станка: тангенсальную Pz радиальную Ру осевую Рх. При наружном продольном точение эти силы рассчитываются по формуле:
Pzxy=10*Cp*tx*Sy*Vn*Kp
Постоянная Ср и показатели степени для конкретных условий обработки для каждой из составляющих сил резания берем из (том 2 стр. 273 т-22).
Кр- поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:
Kp=Kmp*Kфр*Кур*Кλр*Кrp=11*1*1*1*1
Кm = 11 - коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала заготовки (том 2 стр. 264).
Поправочные коэффициенты учитывающие влияние геометрические параметры режущей части инструмента на составляющие сил резания берем из ( том 2 стр. 275 т - 23) для углов φ° = 45° γ0 =0° λ° = 0° г = 2 [мм].
Pz = 10 300 85' 03°'75 896-°-15 11 = 572248[Н
Pr = 10 243 850-9 0306 896-03 11 = 233733[Н
Px =10-339-85' 0305 -896-M 11 = 233733[Н
Станок: токарно-винторезный 16К50П
Операция 040 токарная (чистовая).
T = 45 [мин] - среднее значение стойкости инструмента (том 2 стр. 268).
t = 25 [мм] - глубина резания
s = 03 [мм] - подача (том 2 стр. 268 т - 13)
Cv = 420 - коэффициент скорости (том 2 стр. 269 т - 17)
m = 02 - показатель степени (том 2 стр. 269 т - 17)
Kv- поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:
Ky=Kmv-Knv-Kuv = 13 -1-09 = 117.
Kmv = 13 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки
(том 2 стр. 263 т - 1)
Kuv =1 - коэффициент учитывающий влияние материала
инструмента ( том 2 стр. 263 т - 6)
Knv = 09 - коэффициент состояния поверхности ( том 2 стр. 263 т -5)
Число оборотов n [обмин] заготовки определяется по формуле:
D = 908 [мм] - диаметр заготовки
Стандартное значение nст=800 [обмин].
PZYX=l0*CP*tx * sr *V"*КР
Kp=Kmp*Kфр*Кур*Кλр*Кrp=11*1*1*1*
Kmp = 11 - коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала заготовки (том 2 стр. 264).
Поправочные коэффициенты учитывающие влияние геометрические параметры режущей части инструмента на составляющие сил резания берем из ( том 2 стр. 275 т - 23) для углов
φ° = 45° γ° =0° λ0 = 0° г = 2 [мм].
Pz =10*300*8.51*0.30.75*89.6-0.15*1.1=5722.48[H]
Ру = 10*243*8.50.9*0.30.6*89.6-0.3*1.1=2337.33[H]
Рх =10*339*8.51*0.30.5*89.6-0.4*1.1=2337.33[H]
Станок: токарный 16К50П
Операция фрезерная 050 (отрезная).
Для отрезания заготовки в размер выбираем отрезную фрезу ГОСТ 2679 -73.
Скорость резания. Рассчитывается по формуле:
В = 5 [мм] - ширина фрезирования
D = 315 [мм] - диаметр фрезы
t = 20 [мм] - глубина резания
Sz= 0028 [ммоб] - подача на 1 зуб фрезы
Т = 150 [мин] - период стойкости инструмента (11 том 2 стр. 290
Су= 53 - скоростной коэффициент (11 том 2 стр. 287 т - 39)
q = 043 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т-39)
х = 03 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
у = 02 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
u= 02 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
р = 01 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
m = 02 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
kv - поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:
kmv=l3 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки
knv=09 - коэффициент учитывающий состояния поверхности
kuv=l - коэффициент учитывающий влияние материала инструмента.
Число оборотов фрезы.
V = 979 [ммин] — скорость резания
D = 315 [мм] - диаметр фрезы.
Стандартное значение числа оборотов принимаем nc=100[обмин]
Фактическая скорость.
Расчет силы резания.
Главным составляющим силы резания при фрезеровании - окружная сила которая рассчитывается по формуле:
В = 5 [мм] - ширина фрезерования
п = 100 [обмин] - частота вращения фрезы
sz = 0028 [ммоб] - подача на 1 зуб фрезы
t = 20 [мм] - глубина резания
z=160 - количество зубьев фрезы
Cv= 261 - коэффициент резания (11 том 2 стр. 287 т - 41)
х = 09 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
у = 08 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
u= 11 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
q = 11 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
w= 01 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
кр= 11 - поправочный коэффициент.
Крутящий момент шпинделя.
Фрезерный широко универсальный 6Р81.
Операция фрезерная 060 (нарезка шпоночного паза 2штуки.)
Для нарезания шпоночного паза выбираем шпоночную фрезу ГОСТ 9140-78.
В = 24 [мм] - ширина фрезирования
D = 24 [мм] - диаметр фрезы
t = 8 [мм] - глубина резания
Sz= 036 [ммоб] - подача на 1 зуб фрезы
Т = 90 [мин] - период стойкости инструмента (11 том 2 стр. 290
Cv=12 - скоростной коэффициент (11 том 2 стр. 287 т - 39)
q = 03 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
у = 025 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
u=0 -показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
р = 0 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
m = 026 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
kv=kmv*knv*kuv=1.3*0.9*1=1.17
V = 137 [ммин] - скорость резания
D= 24 [мм] - диаметр фрезы. Стандартное значение числа оборотов принимаем nc=200[обмин].
В = 24 [мм] - ширина фрезерования
n = 200 [обмин] - частота вращения фрезы
sz = 0036 [ммоб] - подача на 1 зуб фрезы
t = 8 мм] - глубина резания
z = 2 - количество зубьев фрезы
Cv= 125 - коэффициент резания (11 том 2 стр. 287 т - 41)
х = 085 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
у = 075 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
q = 073 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
w= -013 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
Вертикально-фрезерный 6Т104
Операция 065 (фрезерная).
Нарезка шлицов дисковой фасонной фрезой марки Р6М5..
D = 28 [мм] - диаметр фрезы
t = 10 [мм] - глубина резания
Sz= 0037 [ммоб] - подача на 1 зуб фрезы
Cv=53 - скоростной коэффициент (11 том 2 стр. 287 т — 39)
q = 045 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
х = 03 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
u = 01 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
m = 033 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
V = 112 [ммин] - скорость резания
D= 28 [мм] - диаметр фрезы.
Стандартное значение числа оборотов принимаем nc=160[обмин].
D = 28 [мм] - - диаметр фрезы
п=160 [обмин] - частота вращения фрезы
sz = 0037 [ммоб] - подача на 1 зуб фрезы
t=10 [мм] - глубина резания
z = 2 -количество зубьев фрезы
Сv= 47 - коэффициент резания (11 том 2 стр. 287 т - 41)
х = 086 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
у = 072 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
u = 01 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
q = 086 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
w= 0 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
Вертикально-фрезерный 6Т104.
Операция 070 (сверлильная).
При сверлении выбираем сверло (Р6М5) ГОСТ 2092 — 77.
t=0.5*D=0.5*14=7[мм]
D = 14[мм] - диаметр сверла.
где: S = 023 [ммоб] - подача сверла (11 том 2 стр. 277 т - 25)
Т = 45 [мин] — период стойкости инструмента (11 том 2 стр. 279
Cv=98 - скоростной коэффициент (11 том 2 стр. 279 т - 28)
q = 04 - показатель степени (11 том 2 стр. 279 т - 28)
у = 05 - показатель степени (11 том 2 стр. 279 т - 28)
m = 02 - показатель степени (11 том 2 стр. 279 т - 28)
kv_- поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:
kmv= 13 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки (11 том 2 стр. 278 т - 3)
кnv= 09 - коэффициент учитывающий состояния поверхности (11 том 2 стр. 263 т - 6)
kuv= 1 - коэффициент учитывающий влияние материал инструмента (11 том 2 стр. 280 т - 31)
Число оборотов n [oбмин] заготовки определяется по формуле:
D = 14 [мм] - диаметр сверла
V = 356 [ммин] - скорость резания.
Стандартное значение nст=800 [обмин].
Крутящий момент который рассчитывается по формуле:
D=14 [мм] - диаметр сверла
n = 800 [обмин] -частота вращения сверла
s = 023 [ммоб] - подача на сверла
См= 00345 - коэффициент резания (11 том 2 стр. 281 т-32)
у = 075 - показатель степени (11 том 2 стр. 281 т — 32)
q = 073 - показатель степени (11 том 2 стр. 281 т - 32)
кр= 11 - поправочный коэффициент (11 том 2 стр. 264т-9)
Осевая сила рассчитывается по формуле:
Р = 10* Ср * Dq * sY * kp = 10 68 141 0230.7 11 = 374317[H].
D = 14 [мм] - диаметр сверла s = 023 [ммоб]- подача на сверла
Ср= 68 - коэффициент резания (11 том 2 стр. 281 т - 32)
у = 07 - показатель степени (11 том 2 стр. 281 т - 32)
q = 1 - показатель степени (11 том 2 стр. 281 т - 32)
Вертикально-сверлильный 2Г175М.
Операция 075 (резьбонарезная).
Для нарезания резьбы выбираем метчик (Р6М5) ГОСТ 3266-81.
D= 16 [мм] - диаметр нарезаемой резьбы
S = 023 [ммоб] - подача сверла (11 том 2 стр. 277 т - 25)
Т = 90 [мин] - период стойкости инструмента (11 том 2 стр.279т - 28)
Cv= 410 - скоростной коэффициент (11 том 2 стр. 279 т - 28)
q = 12 - показатель степени (11 том 2 стр. 279 т - 28)
m = 09 - показатель степени (11 том 2 стр. 279 т — 28)
kv=kmv*knv*kuv=09*1*1=09
kmv = 09 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки (11 том 2 стр. 278 т - 3)
knv= 1 - коэффициент учитывающий состояния поверхности (11 том 2 стр. 263 т - 6)
D = 16 [мм] - диаметр метчика
V = 35(6 [ммин] - скорость резания.
Стандартное значение nст=630 [обмин].
МКР =Cm*Dq*-sr -kp =0027*161.4 *З1'.5 11 = 104.77[Нм].
D=16 [мм] - диаметр нарезаемой резьбы
См= 0027 - коэффициент резания (11 том 2 стр. 296 т-51)
у = 14 - показатель степени (11 том 2 стр. 296 т - 51)
q = 15 - показатель степени (11 том 2 стр. 296 т - 51)
кр= 11 - поправочный коэффициент (11 том 2 стр. 264т-9).
Операция 080 (шлифовальная).
Для обработки заготовки выбираем шлифовальный круг типа ПП с Н - 50 [мм] ширина профиля так как шлифование врезное то подача s будет радиальной.
Мощность при врезном шлифовании рассчитывается по формуле:
N = CN*Vзr*sxp*dq*bz = 014 350-8 000308-10002 501 = 29%[кВт].
d = 100 [мм] - диаметр заготовки
V3 = 35 [ммин] - скорость вращения заготовки (11 то2стр.301)
s = 0003 [ммоб] - радиальная подача
Cn= 014 - коэффициент резания (11 том 2 стр. 301)
х = 08 - показатель степени с
q = 02 - показатель степени (11 том 2 стр. 301)
z = 1 - показатель степени (11 том 2 стр. 301).
Кругло шлифовальный станок ЗУ12УА.
Расчет станочного приспособления
При фрезеровании принимаем усилие зажима равным 4000Н. Определяем необходимое давление в цилиндре.
где QШТ=400 Н осевая сила на штоке;
Ду= 130 мм. диаметр пневмоцилиндра;
γ =085÷090 - кПд пневмоцилиндра.
Вследствие того что в магистрали давление воздуха 4-5 атм. то перед приспособлением должен быть понижающий редуктор.
Конструкция станочного приспособления.
При разработке технологического процесса необходимо правильно выбрать приспособление которое должно способствовать повышению производительности точности обработки улучшению условий труда.
В отверстие неподвижной оси 8 тисков встроен пневмоцилиндр 11 с которым винтами соединен полый поворотный корпус 12. К корпусу прикреплен распределительный кран 6 с рукояткой 7 для переключения золотника при поочередном выпуске сжатого воздуха в верхнюю или нижнюю полость пневмоцилиндра 11 и выпуска воздуха в атмосферу. На верней части поворотного корпуса 12 закреплена плита 5.
Сжатый воздух поступает в верхнюю полость пневмоцилиндра 11 и перемещает поршень 10 со штоком вниз при этом длинное плечо рычага 2 находящееся в пазу штока опускается а короткое перемещает подвитую губку вправо и деталь зажимается.
Во время поворота рукояти 7 завиток крана 6 пропускает воздух в нижнюю полость пневмоцилиндра 11. Сжатый воздух действуя на поршень 10 перемещает его со штоком 9 вверх. При этом длинное плечо рычага 2 поднимается вверх а короткое отводит губку 1 влево и деталь разжимается.
Сила зажима 392 кН давление 039 МПа.

SSASED.dwg

Фрагмент2.dwg

Doc1.doc

СТЕНДЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА РОТОРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ
Работа роторных экскаваторов на отечественных карьерах характеризуется разнообразием горно-геологических условий. При экскавации рыхлых и липки пород существенное влияние на работу ротора оказывает процесс разгрузки. При разработке вязких крупнотрещиноватых и крепких углей и пород работа осложняется появлением повышенной кусковатости и значительными колебаниями нагрузок действующих на рабочее оборудование. В этих условиях необходимая эффективность роторных экскаваторов может быть достигнута только в результате оптимизации конструктивно-кинематических и силовых параметров ротора а также конструктивных решений его элементов.
Совершенствование методов расчета параметров и определение действующих нагрузок требует не только теоретических разработок но и широких экспериментальных исследований. При этом обоснование рабочих гипотез принятых при построении расчетных схем рабочего процесса возможно как правило при помощи экспериментальных исследований выполняемых на строгих методических основах с широкой вариацией определяющих факторов. Выполнение экспериментальных работ подобного рода на действующем оборудовании затруднено рядом обстоятельств: разнообразием грунтовых условий ограниченными возможностями изменения конструктивно-кинематических параметров оборудования сложными условиями фиксации ряда факторов характеризующих рабочий процесс экскаватора и др. В ряде .случаев возможность постановки углубленного эксперимента в производственных условиях вообще исключается.
В связи с этим- особое место занимают исследования рабочего процесса роторных экскаваторов на специальных экспериментальных стендах. Такие стенды позволят исследовать следующие основные вопросы рабочего процесса и выбора оптимальных конструктивных решений рабочего оборудования роторных экскаваторов:
установление оптимальной скорости вращения ротора и диапазона ее регулирования в зависимости от физико-механических свойств и состояния грунта конструкции и размеров режущего козырька корпуса и днища ковша степени его заполнения угла установки запорного сектора и других факторов;
определение величины и характера воздействия внешних нагрузок (касательной боковой и нормальной составляющих сопротивления копанию) на рабочее оборудование роторных экскаваторов в зависимости от скорости резания режимов экскавации физико-механических свойств разрабатываемых пород и их состояния конструкции и числа режущих элементов жесткости механических характеристик привода и системы ротор — подвеска редуктора — стрела экскаватора;
установление динамических характеристик рабочего оборудования роторных экскаваторов;
изыскание и исследование принципиально новых конструкций рабочих органов экскаеациониых машин непрерывного действия в первую очередь предназначенных для экскавации крепких углей и пород;
установление рациональной конструкции ковша и его элементов для различных условий экскавации состояния и крепости разрабатываемых пород;
установление влияния режимов экскавации на величину и характер образования кусков в зависимости от состояния и крепости разрабатываемых пород;
установление характера и величины износа режущих элементов в зависимости от их конструкции материала и способа упрочнения;
отработка конструкций различного рода токосъемных измерительных устройств для тензометрических исследований на карьерах а также аппаратуры для длительных статистических измерений действующих нагрузок.
спроектированы и изготовлены два роторных стенда:
Стенд для исследования процесса
Диаметр по режущим кромкам м
Диаметр внутреннего обода м
Ёмкость одного коша м3
Общее передаточное число привода
Пределы регулирования скорости вращения обмин
Диапазон изменения угла установки кромки запорного сектора град
Максимальная подача ротора на забой без передвижки пути м
Двигатель привода ротора
Номинальная мощность кВт
Номинальное число оборотов обмин
Механизм передвижения
Номинальная мощность двигателя кВт
Номинальное число оборотов двигателя обмин
Передаточное число редуктора
Пределы регулирования скорости передвижения ммин
Ширина рельсовой колей м
Максимальная производительность по конвейеру м3ч
Общий вес роторного стенда кН
Первый стенд предназначен для исследования вопросов связанных с выбором конструктивно-киекматических параметров ротора и конструкции ковшей. Поэтому при его создании была предусмотрена возможность широкого регулирования скорости ротора и его боковой подачи изменения углов установки кромки запорного сектора и конструкции днища ковшей. При исследовании предусматривалась возможность киносъёмки процесса разгрузки как в плоскости вращения ротора со стороны конвейера так и в контуре ковша с применением специального устройства перемещающего киноаппарат синхронно с применением спец-устройства перемещающего киноаппарат синхронно ковшу от момента заполнения последнего до полного опорожнения. Конструкция стенда включает в себя ротор с приводом конвейер верхнюю и нижнюю рамы. Бескамерный ротор с боковой гравитационной разгрузкой установлен на верхней раме на неподвижной оси и приводится во вращение от двигателя через редуктор и венцовое зубчатое колесо. Привод ротора выполнен по системе Г-Д. Редуктор привода ротора со стороны электродвигателя опирается на пружинную подставку а со стороны выходного вала подвешен на кронштейнах. При работе ротора верхняя рама жёстко соединяется с нижней посредством стопорных болтов. Нижняя рама опирается на две двухосные тележки перемещающиеся вдоль забоя по рельсовому пути.
Передвижение стенда вдоль забоя (боковая подача ротора) осуществляется механизмом передвижения который находится на отдельной тележке присоединённой к нижней раме стенда с правой стороны. Механизм передвижения - канатного типа включает в себя систему Г-Д. редуктор и приводной барабан с тросом концы которого жестко закреплены на противоположных концах рельсового пути.
Управление электроприводами стенда сосредоточено в электрошкафах а приборы управления и контроля установлены на общем пульте в кабине Электропитание подводится кабелем подвешенным к тросу который натянут между стойками установленными по концам рельсового пути.
Рельсовый путь состоит из трех участков два из которых общей протяженностью 25 м расположены по фронту забоя и являются рабочими а третий вынесен за пределы забоя и через катки опирается на поперечную колею по которой он вместе со стендом может подаваться на забой при помощи специальных стяжек Участки пути во время работы стенда соединены между собой обычными рельсовыми скреплениями.
Разрабатываемый забой представлен песчаноглинистым грунтом с естественной влажностью 9—13%. Выполненные исследования позволили детально изучить процесс разгрузки роторного рабочего органа обосновать расчетную схему процесса для грунтов различного типа и рекомендовать рациональную конструкцию ковшей при экскавации пород склонных к налипанию.
На втором стенде исследуются величины и характер внешних нагрузок на рабочем оборудовании роторного экскаватора в зависимости от совокупности действующих факторов. Принципиальной особенностью этого стенда является возможность замера суммарных составляющих усилия копания с помощью подвески вала ротора на тензометрических опорах. Кроме того ковши крепятся к ротору специальными мерными устройствами выполненными в виде промежуточных тензометрических рамок. В этом случае замена ковшей или установка каких-либо дополнительных режущих устройств не потребует перемонтажа измерительных элементов и исключает возникающие при этом дополнительные ошибки измерения. Установка ковшей позволяет фиксировать нагрузки на всех ковшах находящихся одновременно в контакте с забоем. Металлоконструкция ротора выполнена таким образом что благодаря сменным разъемным обечайкам возможно изменение числа ковшей без демонтажа установки ротора. Принципиальная схема компоновки стенда аналогична предыдущей.
Механизм привода ротора смонтирован на специальной раме и установлен по статически определимой схеме. Один конец через подшипники опирается на вал ротора другой через упругую подвеску и мерный элемент — на верхнюю раму. Верхняя подвижная рама опирается на нижнюю через катки на которых осуществляется подача ротора на забой. Привод подачи как и в разгрузочном стенде ручной. В период работы верхняя рама при помощи четырех аутригеров и тяг жестко связывается с рамой ходового устройства включающего в себя нижнюю раму опирающуюся на ходовые колеса и привод аналогичный приводу хода разгрузочного стенда. Рельсовый путь имеет колею шириной 27 м что в комплексе с балластным пригрузом установленным на верхней и нижней рамах обуславливает необходимую устойчивость всего агрегата. Перемещение всего стенда на забой осуществляется так же как и перемещение роторного разгрузочного стенда.
Исследование на стенде производится в специальном забое (смотреть рисунок) представляющем собой бетонное ложе с опорной стенкой которое заполняется боками из углецементной массы. Общая длина рабочей части забоя 40 м глубина блоков-6 м а высота может достигать 5 м. Варьируя процентным содержанием угля и цемента можно создавать забой состоящий по фронту из 10 блоков различной крепости.
Необходимые исследования можно поводить также на блоках включающих пропластки разной толщины а также подверженных трещеноватости. Последняя создаётся при заливке блоков посредством введения полихлорированных прокладок между очередной массой углецемента. Регулировать интенсивность трещеноватости и коэффициент структурного ослабления блока можно установкой на различном расстоянии друг от друга прокладок а также изменением площади отверстия в прокладках через которые схватываются два очередных слоя. При заливке первых углецементных блоков использован уголь марки АРШ и цемент марок 200-400.
Проведение широких исследований на созданных стендах будет способствовать дальнейшему совершенствованию конструкций и методов расчета ротор экскаваторов.
Схема работы в углецементном забое (размеры в метрах):
— устройство для подачи стенда на забой;
— углецементный блок;

Перспективы применения ЭВМ для диагностики роторного экскава.doc

Перспективы применения ЭВМ для диагностики роторного экскаватора.
Для диагностики технического состояния РЭ применяют ЭВМ.
а.) ЭВМ в качестве управляющей машины.
-Датчик состояния оборудования РЭ
-програмируемый командоаппарат
-блок периодической выдачи информации
-блок выдачи оперативной информации
-блок ввода информации.
Управление циклом работы РЭ осуществляется от программируемых командоаппаратов а управление эксплуатацией от ЭВМ.
б.) ЭВМ в качестве информационной машины.
-датчик состояния оборудования
-устройство связи с объектом
-система управления ПТМ
-блок ввода информации
Управление циклом работы РЭ производится от электрошкафа с соответствующей аппаратурой а ЭВМ получает информации от датчиков конечных выключателей реле и т.д.
Основными алгоритмами АСУ эксплуатацией РЭ которые могут быть использованы для диагностики и прогнозирования технического состояния РЭ является:
- контроль за продолжительностью цикла
- определение неисправности в системе управления РЭ
- сбор информации для анализа работы оборудования по применению диагностики цикла.

1.dwg

Fast анализ.dwg

Повысить долглвечность
и надёжность изделия
и контролируемого изделия
Диаграмма FAST ТП контроля

спецификаывция3.dwg

спецификаывция.dwg

Рецензия.doc

На дипломный проект студента кафедры К3-КФ «ПТМ и оборудование»
Факультета КМК КФ МГТУ имени Н.Э.Баумана
Комплексная механизация добычи огнеупорного сырья с конструкторской разработкой роторного экскаватора с производительностью 315 м3ч.
На рецензию представлен проект в объеме 16 листов формата А1 графической части и пояснительная записка на 150-ти листах. Произведена разработка роторного экскаватора производительностью 315 м3ч.
В конструкторской части проекта дипломником разработано схема механизации добычи огнеупорного сырья с применением роторного экскаватора производительностью 315 м3ч общий вид экскаватора конструкция кабины стрела ротора ходовая часть электрическая схема привода. Графическая часть соответствует расчетам выполнена на достаточном уровне грамотно и аккуратно.
В исследовательской части разработана методика диагностики роторного экскаватора и возможность автоматизации и усовершенствования экскаватора.
Проработана технологическая часть проекта которая посвящена разработке технологического процесса изготовления вала привода конвейера роторного экскаватора произведен расчет припусков и режимов резания. Разработана конструкция приспособления для фрезерной операции
В вопросах промышленной экологии и безопасности труда рассмотрено: охрана труда при ремонте и эксплуатации роторного экскаватора анализ безопасности и вредных факторов расчет заземляющего устройства охрана окружающей среды расчет очистки сточных вод от нефтепродуктов.
Проведен расчет экономического эффекта от внедрения роторного экскаватора
ЗАМЕЧАНИЯ: В проекте логично было бы проработать целесообразность внедрения GPS датчиков с экономической точки зрения.
Несмотря на отмеченные недостатки проект заслуживает высокой оценки а также присвоение Орлову А.А. квалификации инженер - механик по специальности ПТМ и СДМ.

Схема механизации.dwg

Техничесская документация
Производительность-315 куб.мч
Длинна транспортного пути-70м.
Длинна постановочного пути-145м.

Гусенечная тележка.dwg

Кожух условно не показан
Общее передаточное число i=362
Масло авиационное МС-20
Характеристика зубчатых зацеплений
ГОСТ 5264-80-Т10- 10

Ковш.dwg

Чертеж5.dwg

Привод ротора.dwg

Технические характеристики
Частота вращения ротора n
Частота вращения вала электроматора n
Передаточное число U=4
КФ МГТУ им.Н.Э.Баумана

записка.doc

Глава 1.КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ3
1.Селективная добыча огнеупорного сырья роторными экскаваторами3
2.Добыча огнеупорного сырья роторным экскаватором4
3.Расчет годового объема добычи огнеупорного сырья7
Глава 2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ8
1.Конструктивно-технологические особенности экскаватора.8
2. Конструкция экскаватора ЭР-3159
2.1. Рабочее оборудование9
2.4. Расчет усилия резания57
3.1. Ходовой механизм с приводами57
3.2. Тяговый расчет механизма передвижения экскаватора58
4. Пересчет мощностных характеристик привода роторного колеса поворота платформы приемного и отвального конвейеров60
4.1. Мощность привода роторного колеса60
4.2. Мощность привода поворота платформы60
4.3. Мощность привода приемного и отвального конвейеров (cм. расчет отвального конвейера)61
4.4 Суммарная установочная мощность61
5.Расчет ленточного конвейера отвального транспортера61
5.1.Определение ширины ленты61
5.2. Определение параметров роликовых опор62
5.3. Расчет распределенных масс62
5.4. Толщина ленты63
5.5. Выбор коэффициентов и определение местных сил сопротивления движению ленты63
5.6. Определение точек с наименьшим натяжением ленты64
5.7. Определение тягового коэффициента мощности двигателя65
6.Конструкция кабины66
7.ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ68
Трехфазный электродвигатель в однофазной сети74
8.Защита тяжело нагруженных механизмов от перегрузки с различным регулированием скорости75
Глава 3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ80
Глава 4.ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯЧАСТЬ98
1.СТЕНДЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА РОТОРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ98
2.Функционально-физический анализ102
Роторного экскаватора производительностью 315м3час.102
3.Перспективы применения ЭВМ для диагностики роторного экскаватора118
Глава 5.БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ120
1. Обеспечение безопасности труда при производстве и эксплуатации роторного экскаватора120
1.1.Общая характеристика источников опасных и вредных факторов при производстве роторного экскаватора120
1.2. Обеспечение электробезопасности при изготовлении и эксплуатации роторного экскаватора124
2.Обеспечение экологической безопасности при производстве роторного экскаватора129
2.1. . Экологическая оценка производственного процесса при эксплуатации роторного экскаватора129
2.2.Обеспечение защиты окружающей среды от воздействия нефтепродуктов и масел при производстве роторного экскаватора130
Глава 6.ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ133
В металлургии важное место занимает производство огнеупорных изделий (своды печей огнеупорный кирпич и т.п.). Для их изготовления требуется огнеупорное сырье. Месторождение огнеупорного сырья представляет собой сложно структурный пласт. Эффективная разработка такого пласта достигается только с применением роторных экскаваторов.
В связи с этим возникает актуальная проблема конструирования роторных экскаваторов.
Глава 1.КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ
1.Селективная добыча огнеупорного сырья роторными экскаваторами
Для анализа технологии селективной разработки огнеупорного сырья и выбора оборудования были рассмотрены горнотехнологические условия залегания основных месторождений большинство которых характеризуется сложным строением пласта с наличием в пласте от 2 до 11 литологических слоев представленных различными сортами.
Предлагается следующая классификация основных месторождений огнеупорного сырья:
Сложное строение пласта с 4-6 и более литологическими разновидностями сложным напластованием и переменной мощностью слоя.
Менее сложное строение пласта с 2-4 литологическими разновидностями.
Простое строение пласта полезного ископаемого с одним или двумя литологическими разновидностями выдержанной мощности и преимущественным распространением одного сорта.
Селективная разработка пласта огнеупорного сырья с применением роторных экскаваторов в зависимости от сложности строения продуктивной толщи может осуществляться горизонтальными стружками вертикальными однорядными стружками вертикальными многорядными стружками.
На месторождениях первых двух типов разработку забоя ведут роторными экскаваторами горизонтальными стружками так как этот способ является наиболее приемлемым для раздельной разработки маломощных пластов. Третий тип месторождений разрабатывают одноковшовыми экскаваторами.
Разработка забоя горизонтальными стружками заключается в том что исполнительным органом в забое пласта последовательно вынимаются горизонтальные стружки.
Основные достоинства этого способа - низкий процент смешивания сортов сырья и меньшая длина суммарного пути перемещений ротора. К недостаткам этого способа следует отнести уменьшение обрабатываемой высоты уступа то есть максимальная высота подъема стрелы используется более эффективно при разработке вертикальными стружками.
Техническую производительность при селективной разработке определяет коэффициент селективности:
Qтex = kH · kc Qтeop (м3ч) (1)
kH - коэффициент наполнения ковша
kс - коэффициент селективности
Коэффициент селективности определяет максимальную техническую производительность машины которая может быть достигнута в определенных горногеологических условиях при правильной организации работ и надлежащем обслуживании.
Для увеличения коэффициента селективности необходимо повышать маневренность машины применять выдвижную стрелу обеспечивать работу исполнительного органа без просыпок при любом наклоне роторной стрелы и др.
2.Добыча огнеупорного сырья роторным экскаватором
Огнеупорные глины каолины обычно залегают пластами на небольшой глубине что позволяет их добывать открытым способом.
Эффективная разработка таких месторождений возможна только при условии применения роторных экскаваторов. Условия залегания глин и каолинов определяют специфику работы добычных роторных экскаваторов и особые требования к их конструкции. Должна быть обеспечена полнота выемки сортовых слоев марок огнеупорных глин и каолинов с минимальным засорением разубоживанием и технологическими потерями особенно на контактах с почвой и кровлей а также при удалении прослоек песка и некондиционных слоев.
Многолетний опыт подтверждает что наиболее эффективными выемочно-погрузочными машинами на карьерах огнеупорных глин и каолинов являются роторные экскаваторы. Решающими преимуществами роторных экскаваторов перед одноковшовыми а также перед другими механизмами (бульдозеры скреперы и пр.) являются следующие. Высокая производительность относительно небольшая металлоемкость возможность селективной разработки пластов сложного строения приспособленность рабочего оборудования к частым изменениям мощности пласта и отдельных его слоев возможность применения в непрерывно-поточных технологических схемах позволяющих автоматизировать процесс производства.
Добычные работы с применением экскаватора РЭ-315 на руднике производятся по технологической схеме приведенной на чертеже. Роторный экскаватор отрабатывает пласт глины разделенный слоем песка сверху вниз горизонтальными стружками передавая глину на двустрельный самоходный конвейер-перегружатель откуда она поступает на забойный ленточный конвейер. С забойного конвейера глина подается на второй самоходный ленточный конвейер-перегружатель и далее - непосредственно в железнодорожные вагоны. Слой песка отрабатывается также роторным экскаватором с разгрузкой его во внутренний отвал непосредственно с отвальной консоли экскаватора. В данном случае экскаватор играет роль отвалообразователя. Отсыпанный в отвал песок планируется бульдозером. На спланированном отвале располагаются самоходные конвейеры-перегружатели. Кроме того вдоль забоя устанавливаются вспомогательные конвейеры и укладывайся железнодорожные пути. После удаления песка роторный экскаватор вынимает второй нижний слой глины и передает на конвейер-перегружатель.
Технические характеристики механизмов участвующих в добыче
Техническая характеристика РЭ – 315
Скорость вращения ротора
Удельное усилие резание
Ширина конвейерной ленты
Скорость движения ленты
Удельное давление на грунт
Суммарная установленная мощность
Техническая характеристика СПК — 2
Длина приемного конвейера
Длина отвального конвейера
3.Расчет годового объема добычи огнеупорного сырья
Сначала определяем объем добычи в одну смену.
Vc= P ·T =315 ·6 = 1890 m3
Р=315 м3 ч — теоретическая производительность экскаватора.
Т = t·(l -a) = 8· (1-025) = 6 ч - время непосредственной работы экскаватора.
t = 8 ч — время рабочей смены.
а = 025 — коэффициент характеризующий простои экскаватора.
Вес добытого сырья в одну смену определяется по формуле:
G = V·ρ=1890·2 = 3780 т
ρ = 2 тм3 — плотность огнеупорного сырья.
Количество вагонов загружающихся в смену:
где: m = 60 т — масса сырья в вагоне.
Вагоны забираются 6 раз в смену по 10 следовательно длина постановочного пути будет определяться:
Lп = n·l = 10·145 = 145 м
= 145 м — длина вагона
n= 10 — количество поставляемых вагонов.
Годовой объем добычи сырья определяется:
Vr = Vc · k · n = 1890 ·220 ·2 = 8316000 м3 или 1663200 т в год
Vc= 576 м3 — объем добыч в смену
k = 220 — число рабочих дней
n = 2 k — количество смен.
Для работы на карьере в одну смену предусматривается:
Машинист РЭ-315 2 чел.
Машинист СПК-2 1 чел.
Слесарь обслуживающий конвейер 2 чел.
Дежурный электромонтер 1чел.
Глава 2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
1.Конструктивно-технологические особенности экскаватора.
Необходимость вести эффективно селективную отработку сложноструктурных забоев предопределило следующие конструктивно кинематические особенности экскаватора.
Линейные параметры рабочего оборудования обеспечивают отработку уступов высотой до 12 м и угле 65°.
Производительность машины обеспечивает ее рациональное применение при селективной выемке на карьера с годовой добычей 15 млн. тонн при двусменном режиме работы.
Развиваемые усилия резания достаточны для преодоления сопротивляемости огнеупорного сырья.
На роторном колесе 8 ковшей с траекторным смещением зубьев что позволяет снизить затраты энергии при резании и удовлетворительную разгрузку ковшей а также получить необходимые размеры кусков полезного ископаемого.
Конструктивная сема со смещением пяты роторной стрелы и оси поворота отвальной стрелы назад за ось вращения платформы позволили частично отказаться от противовеса что обеспечивает относительно малый вес экскаватора; небольшое удельное давление опорных поверхностей на грунт повышение машин включая обводненные участки; уравновешивание подвижных частей рабочего оборудования и удовлетворительную продольную и поперечную устойчивость машины.
Наличие механизма непрерывного возврата конца отвальной стрелы в точку разгрузки при поворота платформы экскаватора обеспечивает полную перегрузку сырья без просыпок в вагоны.
Технологическое использование в комплексе с роторным экскаватором самоходных конвейеров-перегружателей повышает маневренность экскаватора в забое что очень важно при селективной разработке месторождений.
Перечисленные конструктивно-технологические особенности экскаватора обеспечивают быстроту его подготовки к работе и снижение непроизводственных затрат при выемке полезного ископаемого в сложны горногеологических условиях на участках с площадками ограниченны размеров и с увлажненными подстилающими породами.
2. Конструкция экскаватора ЭР-315
Общий вид экскаватора представлен на чертеже № 10.01.00.ВО. Экскаватор состоит из следующих основных агрегатов: рабочее оборудование 1; поворотная платформа 2; надстройка 3; механизм поворота 4; отвальная стрела 5; ходовая тележка 6; приемная стрела 7; ковш 8; электрооборудование и система управления экскаватором.
2.1. Рабочее оборудование
Рабочим органом экскаватора является бескамерный ротор с боковой гравитационной разгрузкой грунта на вращающийся конус с неподвижным сектором.
Диаметр ротора определяется по формуле:
Q — производительность (м3час) = 315 м3час
Ковши ротора имеют цепное днище 1 литой пояс 2 и зубья 3. Ковш крепится к роторному колесу при помощи сварки.
Рис.1. Ковш с двумя зубьями
Роторная стрела состоит из металлоконструкции и конвейера с приводом. Несущий элемент стрелы выполнен из трубы диаметром 720 мм.
На щековинах вилки головной части размещен кронштейн 7 под установку редуктора и электродвигателя бункер 8 контейнера 9 а также проушины подвески роторной стрелы. В хвостовой части стрела оканчивается вилкой 10 с проушинами для навески стрелы на цапфы портала.
Вдоль стрелы к трубе с помощью кронштейнов и планок приварена рама конвейера основной несущий элемент которой – швеллерные балки с установленными на них роликами рабочей и холостой ветви. Конвейерная лента рабочей ветвью опирается на трехроликовые опоры. Угол наклона крайних роликов к горизонтам составляет 30°. Этим ленте придается желобчатая форма уменьшается просыпание увеличивается производительность конвейера.
В месте перегрузки грунта из ковша на конвейер на металлоконструкции стрелы установлен приемный бункер.
Для предотвращения просыпания транспортируемого материала предусмотрены щитки и фартуки. С левой стороны стрелы находится площадка с барьером для обслуживания конвейера и ротора с приводом.
Для компенсации вытяжки ленты в процессе эксплуатации натяжной барабан сконструирован с подвижными в горизонтальной плоскости опорами которые перемещаются натяжным устройством винтового типа с ручным приводом. Особенностью натяжного устройства является расчётность конструкции. Это позволяет снимать натяжной барабан не разрезая ленту. К оси барабана шарнирно крепится скребок очищающий ленту от налипшего грунта.
Ролики конвейера выполнены на сквозных осях. Ролики поддерживающие рабочую ветвь ленты имеют унифицированную конструкцию подшипниковых узлов. Подшипники заполняются густой смазкой и закрываются волокнитовой крышкой с лабиринтным уплотнением. Стаканы подшипниковых узлов витого ролика соединены трубкой на которой симметрично навиты две спирали - левая и правая. Спирали выполняют роль центрирующего элемента.
где Кр =15 —коэффициент разрыхления грунта;
Q =315 м3час — производительность экскаватора;
d =Зм — диаметр ротора;
Z =8 — число ковшей ротора;
Vp =15 — окружная скорость ротора;
где q — емкость ковша =013м3
РАСЧЕТ КОЗЫРЬКА КОВША С ЦЕПНЫМ ДНИЩЕМ
Расчетная схема козырька ковша и порядок расчета сечений на прочность
Козырек ковша представляет собой статически неопределимую раму-оболочку двоякой кривизны. Боковые частя оболочки развернуты к плоскости симметрии под углом 7°. Сечения козырька ковша непостоянны и представляют собой довольно сложную фигуру состоящую из примыкающих под углом прямоугольника и трапеции. Расчет такой оболочки двоякой кривизны чрезвычайно сложен. Для упрощения расчета приближенно принимаем расчетную схему козырька ковша в виде плоской шесть раз статически неопределимой рамы с жестко защемленными пятами находящейся под действием пространственной ной нагрузки. При этом приняты следующие условные допущения: .
линию центров тяжести поперечных сечений считаем плоской так как она незначительно выходит из срединной плоскости рамы;
пренебрегаем разворотом стоек рамы к серединной плоскости ввиду того что на такой же угол повернуты зубья и действующие на них силы;
пренебрегаем несовпадением главных осей инерции сечений U и V с осями X и У (рис 47 ) совпадающими с условной плоскостью рамы и перпендикуляром к ней (как видно из приведенной табл. угол наклона главных осей изменяется от 0 до 21
Рис.47 Поперечное сечение козырька ковша" с указанием размеров центральных осей осей X и Y и главных осей инверсии площади сечения.
На основании принятых допущений расчет можно разложить на расчет в плоскости рамы и расчет из плоскости рамы.
Центральные оси сечений совпадающие в условной срединной плоскостью рамы обозначим У а центральные оси сечений перпендикулярные к плоскости рамы через X; заметим что
Т.е. жесткость сечений из плоскости рамы значительно больше чем в плоскости рамы. При необходимости уточнения расчета следует определить деформации в плоскости рамы от нагрузок из ее плоскости и учесть их влияние на усилия и напряжения т.е. произвести дополнительный уточненный расчет в плоскости рамы.
Примем следующие обозначения и правила знаков:
Изгибающий момент действующий в плоскости рамы обозначаем Мх и считаем положительным если он растягивает наружное волокно;
Изгибающий момент из плоскости рамы обозначаем My и считаем положительным если он растягивает переднее волокно (острие козырька).
Соответственно этому расчетную схему ковша (раму) изображаем острием козырька к нам а составляющие нагрузок Р на козырек ковша из плоскости рамы - от нас.
Тогда изгибающие моменты вокруг главных осей в функции от изгибающих моментов вокруг осей X и У с учетом знаков находятся по формулам:
Вектор силы обозначаем так:
перпендикулярно плоскости чертежа
Вектор момента лежащий в плоскости чертежа (момент находится в плоскости перпендикулярной плоскости чертежа)
обозначим вращение -по часовой стрелке если смотреть вдоль направления вектора.
Момент лежащие в плоскости чертежа обозначаем
или (показано вращение по часовой стрелке).
Крутящий момент считаем положительным при вращении по часовой стрелке.
Продольную силу считаем положительной если она растягивает сечение.
При определении геометрических характеристик кручения считаем сечения тонкостенным.
Порядок решения задачи следующий:
Определяем центры тяжести поперечных сечений рамы козырька ковша и находим моменты инерции этих сечений относительно центральных осей X и У а также характеристику кручения Jd.
Изображаем ось рамы с указанием всех сечений и жесткостей в
плоскости рамы из плоскости рамы и кручения.
Показываем внешние нагрузки и находим моменты от этих
нагрузок относительно центров тяжести сечений.
Производим статический расчет в плоскости рамы - определяемем изгибающие моменты перерезывающие и продольные силы в плоскости рамы.
Осуществляем расчет из плоскости рамы - определяем изгибающие моменты из плоскости рамы и крутящие моменты.
Находим главные оси инерции сечений определяем главные моменты инерции сечений главные моменты сопротивления И характеристики кручения Wd.
Вычисляем изгибающие моменты относительно главных осей инерции сечений.
Находим расчетные напряжения в опасных сечениях по одной из теорий прочности.
Определение геометрических характеристик сечений
На рис. 48 изображена условная продольная ось рамы на которой обозначены наименования сечении. Определим геометрические характеристике для этих сечений. Считаем что момент инерции между обозначенными сечениями изменяется по закону прямой (это достаточно справедливо для моментов инерции вокруг оси X и условно для моментов инерция вокруг оси Y . Центр тяжести сечения (см. рис. 47 ) определяется при помощи вычисления статических моментов сечения относительно вспомогательных осей Х1 и У1 (на рис. 47) эти оси условно не показаны.
Запишем вычисление момента инерции Jx используя формулы параллельного переноса и поворота осей:
Рис.48. Расчетная схема козырька ковша
α расстояние от центра тяжести отдельной части сечения до оси X;
Jxα Jуα собственные моменты инерции относительно повернутых угол а осей.
Разбивка сечения на отдельные части показана на рис.
Аналогично находим для сечения А - А моменты инерции
Геометрическую характеристику Jd находим по формуле тонкостенного открытого профиля:
Подставляя в формулу () значение l = 12.5 и = 2 Получим Jd = 33 см4
Угол наклона главных осей инерции сечения определяем по формуле
Подставим значения Jx = 50 Jy = 250 Jxy = 92 в формулу выполнив соответствующие преобразования получим:
Главные моменты инерции определяем во формулам:
Подставляя значения Jx Jy Jxy tgαo в уравнения ( 2 ) и ( 3) получим:
Моменты сопротивления сечения А - А относительно осей max и min - Wmax и Wmin получим деление соответствующих моментов инерции на расстояния от оси до наиболее удаленной точки. Геометрическая характеристика определяемся по формуле:
Окончательно находим
Результаты вычисления геометрических характеристик для расчетных сечений (рис.47) полученные так как это частично показано для сечения А — А сведены в таблицу:
Расчет рамы в ее плоскости
Учитывая вышеизложенные соображения представим идеализированную геометрическую схему козырька ковша в виде плоской ломаной рамы основные размеры которой и соотношение жесткостей между отдельными элементами даны ва рис. 49. Соотношение жескостей на изгиб принято ва основании полученного закона изменения моментов инерции по контуру рамы (рис. 50 ).
Нагрузкой при резании грунта острыми зубьями является реактивное давление грунта в виде двух сосредоточенных равных между собой сил Р на зубья ковша (рис51»). Разложив силы на вертикальное и горизонтальное направления получим схему нагрузки в виде» представленном на рис.5^. В случае изношенных зубьев величины сил остаются прежними а направление меняется на противоположное.
Рассматриваемая система представляет собой три раза статически неопределимую раму. Для ее расчета целесообразно применить метод сил с использованием симметрии расчетной схемы.
Основную статически определимую систему выбираем так чтобы она была также симметричной. Для этого разрежем заданную раму на оси симметрии и взамен отброшенныхсвязей приложим три.
Ряс.49. Расчетная схема козырька ковша пря изгибе в плоскости рамы.
Рис.50. Эпюра моментов инерции сечений рамы вокруг осей А.
Рис.51» Схема загружения при изгибе в плоскости рамы (резание острыми зубьями);
А) нагрузка на зубья;
Б) вертикальные и горизонтальные составляющие нагрузки.
Рис.52. Основная система к ошвкхе неизвестные при изгибе в пяеекветм рани»
Рис. 53. Единичные и нагрузочная эпюры изгибающих моментов при изгибе в плоскости рамы (резание острыми зубьями).
неизвестных усилия в горизонтальном элементе рамы; изгибающий момент Х1 продольную силу Х2 и поперечную силу Х3 (рис ). В общем случае для определения этих неизвестных необходимо решить системы канонических уравнений типа.
Коэффициенты ik представляет собой перемещения основной системы для определения которых необходимо построить единичные и нагрузочную эпюры М. На рис. представлены эти эпюры.
В силу прямой симметрии эпюр М1 и М2 и косой симметрии эпюры М3; коэффициенты
Тогда система трех уравнений распадается на систему двух уравнений с двумя неизвестными Х1 Х2
И одно уравнение с одним неизвестным:
Oставшиеся здесь коэффициенты найдем по формуле Мора
Путем перемножения эпюр:
Аналогично вычисляем нагрузочные коэффициенты:
Составляем систему канонических уравнений:
Решаем систему первых двух уравнений Гаусса:
Окончательное значение изгибающих моментов в любом сечении можно получить по формуле:
Для этого сначала умножим единичные эпюрына соответствующие значения неизвестных X1 X2 Х3 (рис. ) сложим о нагрузочной эпюрой Мр (рис. ). Окончательная эпюра М приведена на рис.
Эпюру поперечных сил построим во эпюре М используя теорему Журавского. Величины поперечных сил будут:
Рис. 54. Эпюры изгибающих моментов от вычислительных лишних неизвестных при изгибе в плоскости рамы (резание острыми зубьями).
Рис. 55. Эпюра изгибающих моментов при изгибе в плоскости рамы (резание острыми зубьями)
Эпюра поперечных сил Q изображена на рис 56. Продольные силы найдем из условия равновесия узлов рамы:
Рис.56. Эпюра поперечных сил при изгибе в плоскости рамы (резание острыми зубьями).
Эпюра продольных сил показана на рис.57. Продольные усилия во всех элементах рамы оказались положительными т.е. растягивающими.
Приведенные эпюры М Q N определены для случая резания грунта острыми зубьями. При резании грунта изношенными зубьями силы Действующие на раму меняют направления на противоположные. Следует изменить и знаки эпюр М Q N оставив ординаты прежними.
Рис.57. Эпюра продольных сил при изгибе в плоскости рамы (резание острыми зубьями).
Расчет рамы из плоскости
При загружении рамы силами направленными перпендикулярно к ее плоскости деформация будет пространственной. Она характеризуется изгибом рамы из ее плоскости и кручением. На рис.58 показан закон изменения по контуру рамы момента инерции сечений рамы при изгибе из плоскости Jx и момента инерции при кручений Jy на основании которого получены соотношения моментов инерции между отдельными элементами рамы (рис.59).
Соотношение между нагрузками соответствующими резанию грунта острыми и тупыми зубьями различны. Поэтому необходимо рассмотреть эти два расчета отдельно.
А. Резание грунта острыми зубьями.
На раму действуют нагрузки из плоскости: две сосредоточенные силы и два момента в тех же точках (рис. 60). Рама три раза статически неопределима. Сделав разрез на оси симметрии получим основную систему. Лишними неизвестными являются усилия в горизонтальном ригеле: изгибающий из плоскости рамы момент Му крутящий момент Мк и поперечная сила Qy действующая из плоскости рамы (рис. 61).
Для определения коэффициентов канонических уравнений построим единичные и нагрузочные эпюры Му (рис.62) и Мк (рис.63).
Значения ординат эпюры изгибающих моментов Ми в нагрузочном состоянии будут;
Рис.58 Эпюры моментов инерции сечений рамы вокруг осей Y и моментов инерции сечений при кручении.
Рис. 59. Принятые соотношения моментов инерции сечений вокруг осей Y и моментов инерции сечений при кручении между отдельными элементами рамы.
Рис. 60 Схема загружения при изгибе из плоскости рамы (резание Острыми зубьями).
Рис. 60 Основная система и лишние неизвестные при изгибе из плоскости рамы.
Рис 62 Единичные и нагрузочная эпюры изгибающих моментов при изгибе из плоскости рамы (резание острыми зубьями).
Рис.63 Единичная и нагрузочная эпюры крутящих моментов при изгибе на плоскости рамы (резание острыми зубьями).
Ординаты эпюры крутящих моментов:
МКЕ =285 х 0879 х Р = 2506 хР
Мкд =(285+337) х 0879 х Р = 546 хР
МКА =[(285+337) х 05-34-965] хР = -1255 хР
Формула для определения d1k имеет вид:
В рассматриваемой раме изгибная жесткость стержней EJy значительно превышает жесткость на кручение GJk. Так например для горизонтального ригеля отношение:
Следовательно при определении перемещений можно пренебречь изгибными деформациями в сохранить в формуле (14 ) только второй член. Перемножая эпюры крутящих моментов (рис.63) найдем:
Составляем систему канонических уравнений. В связи с симметрией рамы эта система распалась на одно уравнение с одним неизвестным X1 и систему двух уравнений с двумя неизвестными Х2 и Х3:
Из первого уравнения найдем Xi :
Систему двух уравнений решим по Гауссу:
Умножая значения найденных величии X1 X2 X3 на соответствующие единичные эпюры Му и Мk получаем соответственно эпюры МуХ (рис. 64 ) и МkХ ( рис.65 ).
Окончательные эпюры изгибающих моментов My и крутящих моментов Мk представлены на рис. 66 и 67.
Б. Резание грунта изношенными зубьями
Схема нагрузки представлена на рис. 68 . При сохранении
Рис. 64 Эпюры изгибающих моментов от вычисленных лишних неизвестных при изгибе из плоскости рамы (резание острыми зубами).
Рис. 65 Эпюры изгибающих моментов от вычисленных лишних неизвестных при изгибе из плоскости рамы (резание острыми зубами).
Рис. 66 Эпюра изгибающих моментов при изгибе из плоскости рамы (резание острыми зубами).
Рис. 67 Эпюра изгибающих моментов при изгибе из плоскости рамы (резание острыми зубами).
Рис. 68 Схема загружения при изгибе из плоскости рамы (резание острыми зубами).
прежней основной системы (см. рис.61) единичные коэффициенты системы канонических уравнений также остаются прежними:
Необходимо вычислить нагрузочные коэффициенты. Для этого построим эпюры Мур и Мкр в нагрузочном состоянии (рис.69 и 70) и перемножим из с единичными эпюрами (рис. 62 63).
Рис.69. Нагрузочная эпюра изгибающих моментов при изгибе из плоскости рамы (резание изношенными зубьями).
Рис.70. Нагрузочная эпюра крутящих моментов при изгибе из плоскости рамы (резание изношенными зубьями).
Запишем первое уравнение:
Два других уравнения:
47Х2 + 3394Х3 +39 Р = 0;
94Х2 + 18760Х3 11357 Р = 0.
Х2 = (-730715 - 084)Р = -606 Р
Умножая значения найденных условий на единичные эпюры построим эпюры МУХ (рис.71) и МКХ (рис. 72). На рис. 73 и 74 изображены окончательные эпюры Му и Мк
Рис. 71 Эпюры изгибающих моментов от вычисленных лишних неизвестных при изгибе из плоскости рамы (резание изношенными зубьями).
Рис. 72 Эпюры крутящих моментов от вычисленных лишних Неизвестных при изгибе из плоскости рамы (резание изношенными зубьями).
Рис. 73 Эпюра изгибающих моментов при изгибе из плоскости рамы (резание изношенными зубьями
Рис. 74 Эпюра изгибающих моментов при изгибе из плоскости рамы (резание изношенными зубьями).
Определение расчетных напряжений в опасных сечениях рамы до третьей теории прочности
Расчетная формула третьей теории прочности:
здесь и - главные напряжения; [] - допускаемое напряжение.
При наличии изгибающих моментов продольных сил и крутящих моментов формулы для главных напряжений запишутся так:
Подставляя эти выражения получим:
- касательное напряжение .вызванное крутящим моментом и перерезывающими силами;
U u V - соответственно оси min и ma
U и V ~ координаты точки» в которых определяются напряжения относительно осей U и V . Напряжения б и вычисляются для той точки сечения» где будет наибольшим.
Формулы для изгибающих моментов относительно главных осей как было указано выше
Здесь Мmax и Mmin считаются положительными в том случае если они сжимают положительное направление осей. Поэтому напряжения от изгиба записаны со знаком "-".
Касательные напряжения от кручения на длинной стороне сечения (не у самых углов) определяются по формуле
Напряжения от продольных сил N и напряжения от поперечных сил и получаются значительно меньше чем от Мu и Mv и от Мкр поэтому их можно не учитывать.
Наименование сечений для правой половины рамы будем обозначать так же как и для левой но со знаком "штрих".
Определим расчетные напряжения для сечения А-А (левая половина рамы рис.48 ).
Из эпюр моментов рис. 55 и 67 при резании острыми зубьями находим:
Полагая для удобства записи Р = 1т =1000 кг= 10 кН получим:
Нормальные напряжения в точке 1 и 2 (рис. 47 ) соответственно будут равны:
Касательные напряжения от кручения на длинной стороне
Расчетное напряжение вблизи точки 1 с некоторым запасом
При резании тупыми зубьями в этом же сечении:
Усилия получились значительно меньше чем при резании острыми зубьями поэтому напряжения определять нет необходимости.
Сечение А'-А' (правая часть рамы). Резание острыми зубьям:
Максимальное касательное напряжение от кручения:
Расчетное напряжение возле точки 1:
В точке 3 (рис.47) соответственно:
Рассмотрим сечение Б - Б (правая часть рамы). Резание острыми зубьями:
Для точки соответствующей точке 3 (рис. 47 ) получим:
Сечение Г - Г (левая половина рамы). Резание острыми зубьями:
Для точки соответствующей точке I (рис. 47 ) получим
Сечение Е - Е (левая половина раны).
Резание острыми зубьями:
Мmin=Mx=-11710 кг*см
Мmax=My=134630 кг*см
В угловой точке прямоугольного сечения Е-Е с размерами сторон 2 х 30 см подучим
Наибольшие касательные напряжения от кручения:
С некоторым запасом прочности
ОСНОВЫ РАСЧЕТА КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АРОЧНОГО КОЗЫРЬКА И ЗУБЬЕВ КОВША РАЗДЕЛЬНОГО РЕЗАНИЯ
В УкрНИИпроекте разработана конструкция ковшей (1) для экскавации плотных вязких и крупнотрещиноватых пород. С целью снижения динамики рабочего процесса и уменьшения кусковатости экскавируемых пород ковши имеют косой козырёк арочного профиля оснащенный шестью зубьями. На каждой стороне ковша режущие кромки зубьев параллельны друг другу и образуют с плоскостью симметрии ковша угол α который может быть выбран в зависимости от типа грунта в пределах 55-75. Для обеспечения параллельности кромок зубья выполняются так сто их режущая часть повёрнута относительно хвостовой части вокруг продольной оси зуба. При установке на арочном козырьке зубья имеют различные углы скручивания в зависимости от места установки. Конструктивно они могут быть составными или выполненными в виде цельной отливки.
Поскольку зубья установлены на косом козырьке при срезании стружки они отстают один от другого. При этом в связи с принятой ориентацией режущих кромок каждым зубом в грунте создается автономное напряженное состояние которое приводит к отделению элемента стружки перед каждым зубом (рис. ] Отделение элементов и происходит последовательно так как каждый зуб козырька проходя в грунте обнажает поверхность для среза элемента стружки другим зубом. Таким образом при работе ковша происходит раздельное резание стружки приводящее к эффективному дроблению породы и как следствие к стабилизации рабочего процесса.
Исходя из условия обеспечения минимальной энергоемкости резания целесообразно сечение стружки распределять между режущими зубьями так чтобы форма сечения перед каждым зубом при среднем положении ковша по дуге резания максимально приближалась к ромбовидной. Иначе говоря целесообразно рациональный режим резания рекомендуемый Ю. А. Ветровым и примененный им впервые на двухзубых ковшах [2 3] перенести на три последовательно режущих зуба ковша.
Рис. Схема расстановки зубьев и сечение стружки.
Наибольший эффект от применения предложенных ковшей с целью ограничения кусковатости и стабилизации нагрузки может быть получен при оптимальном сочетании параметров зубьев расстояния между ними формы и параметров профиля козырька угла скоса козырька (или отставания зубьев на одном козырьке друг от друга по дуге резания) в зависимости от физико-механических свойств и кливажа разрабатываемых пород. Установить такие сочетания представляется возможным лишь в результате широких экспериментальных исследований.
Однако общие зависимости для определения конструктивных параметров козырька и его режущих элементов могут быть получены теоретически.
Рис.2 Основные типы зубьев устанавливаемых на ковшах роторных экскаваторов.
Анализ конструкций зубьев применяющихся на роторных ковшах показывает что наибольшее распространение получили зубья двух типов (рис. 2): с передней режущей гранью выполненной под углом к хвостовой части (А 0) и с передней гранью лежащей в одной плоскости с плоскостью хвостовика (^ А — 0). Разработанные в последнее время на Ново-Краматорском и Донецком им. 15-летия ЛКСМУ машиностроительных заводах достаточно надежные крепления зубьев отмеченных типов позволяют использовать такие конструкции зубьев в качестве основы для установления теоретических зависимостей.
Рис.3 Расчётные схемы для определения конструктивных параметров козырька (А=0) (а) и козырька и зубьев (б).
На рис. 3 а показан элемент арки козырька рассеченный плоскостью Н перпендикулярной к внутренней цилиндрической поверхности аАb. При этом плоскость H составляет с осевой плоскостью ковша угол . Плоскость W является касательной к цилиндрической поверхности аАЬ по линии пересечения этой поверхности с плоскостью H. Угол отклонения оси зуба от следа PC на отогнутой поверхности козырька характеризует ориентацию зуба на козырьке а углы v и б — величину отгиба и задний угол отогнутой части козырька. Очевидно угол о так же как и углы v и б зависит от угла отклонения секущей плоскости Н и угла подъема линии перегиба козырька.
Учитывая что в плоскости М параллельной осевой плоскости ковша угол подъема линии перегиба равен Qi легко показать что угол также является функцией угла .
Из рисунка 3 следует что
Расчеты показывают что при незначительной погрешности в сторону увеличения действительного угла резания боковых верхних зубьев можно принять
Таким образом углы v б и а для данного козырька зависят только от угла . Примем вначале для расчетов конструкцию зуба с А = О (см. рис. 2) Если хвостовая часть такого зуба лежит своей плоскостью на отогнутой поверхности козырька (см. рис. 3) независимо от места установки зуба то наряду с изменением углов v б и а по периметру козырька в зависимости от изменяется и угол поворота режущей части зуба вокруг его продольной оси относительно хвостовой части. Обозначим этот угол через λ.
Следовательно для правильного конструирования режущей части ковша при арочном козырьке оснащенным зубьями с одинаковой ориентацией их режущей части относительно траектории резания необходимо установить зависимости v () б () а () и X (). С этой целью воспользуемся рис. 3 б на котором по аналогии с рис. 3 а введены следующие обозначения; РВ — ось зуба; ACPL — элемент плоскости Н; РВК — элемент плоскости резания; РК — касательная к траектории резания; PL — касательная к окружности резания; BAEFL — элемент радиальной плоскости ротора которая в плоскости вращения ротора составляет угол 0 с плоскостью скоса козырька (см. рис. 3 a); BF —линия параллельная оси ковша в радиальной плоскости ротора; ВС — касательная к линии перегиба козырька в точке С; РВС ~— элемент отогнутой поверхности козырька спрямленный в плоскость; KTNS — элемент плоскости перпендикулярной оси РВ; е — кинематический угол резания (угол отклонения вектора абсолютной скорости движения ковша от вектора окружной скорости); ф — угол резания; 7 — задний угол резания; а — угол поворота зуба в радиальной плоскости в сторону поворота роторной стрелы (α = 90" — α1 см. рис. 1); ρ — вспомогательные углы. ' "
В расчетах будем считать заданными углы ρ и е. При этом определяется по формуле (2) a e — по известной зависимости
где vп—линейная скорость поворота на конце стрелы м!сек;
vок—линейная скорость вращения ротора мсек.
Таким образом искомые значения углов v и λ в зависимости от могут быть установлены расчетом.
Для конструирования козырька кроме параметров v и λ необходимо знать длину образующей отогнутой поверхности козырька (см. линию PC на рис. 3 а б) в зависимости от угла . При ее определении будем исходить из условия параллельности кромки козырька и линии перегиба которое может быть записано в виде А* = const.
Очевидно величину А* нужно выбирать по условию надежного закрепления зубьев на отогнутой поверхности козырька которое определяется длиной хвостовой части зуба l3 (см. рис. 3 а б).
На основании рис. 3 а можно установить зависимость
Таким образом определение конструктивных параметров арочноо козырька оснащенного зубьями при А=0 надо производить в следующей последовательности: задаются величинами v и λ и определяют А*.
При оснащении козырька зубьями конструкция которых характеризуется неравенством нулю угла А (см. рис. 2). для определения параметров козырька также может быть использована расчетная схема (см. рис. 3 б). Получаемые счетные зависимости имеют вид идентичный с установленными выше для случая оснащения козырька зубьями с коническим хвостовиком при угле А0 между осью хвостовика и передней гранью.
Задний угол козырька для рассматриваемого случая целесообразно выполнять равным v а заточку козырька производить с внутренней стороны между зубьями. Разворот режущей части зубьев относительно хвостовиков в рассматриваемой конструкции козырька не производится и угол λ = 0.
Таким образом предложенная расчетная схема (рис. 3 б) является универсальной так как может быть использована при расчете параметров любого козырька с зубьями если известна зависимость
3. Расчет стрелы ротора.
Допускаемое напряжение:
m1 = 08 - учитывает условия работы;
m2 = 09 - учитывает погрешность расчета;
m3 = 03 02 - учитывает ответственности конструкции
где у предел текучести
n запас прочности по СНИП = 5
Поскольку на стрелу будет действовать крутящий момент Т от двигателя и от редуктора равный:
Т = F В = 50 кН 05 = 25 кН
то касательное напряжение будет равно:
Тогда эквивалентное напряжение по гипотезе касательного напряжения
где А* площадь заштрихованной фигуры;
Для того чтобы выполнялось условие прочности необходимо диаметр трубы был не менее 630 мм.
2.4. Расчет усилия резания
Усилие резания определяется по формуле:
Fi - соответствующая площадь срезаемая i-м ковшом.
P = 14 кН или 1400 кг
Окружное усилие резания:
Рокр =Ррез +Рразгр +Рзапол +Рбок
Ррез усилие резания;
Рразгр усилие разгрузки = 006 Ррез = 006 14 = 840 Н
Рзапол усилие заполнения ковшей = 0
Рбок боковое усилие резания
Рбок = 03 Ррез = 013 14 = 42 КН
Рокруж = Ррез + Рзап + Рбок = 14 + 42 + 084 = 1904 кН
Тип хода - гусеничный гусениц - две. Ходовая часть экскаватора состоит из рамы с опорно-поворотным устройством и ходового механизма с приводами.
3.1. Ходовой механизм с приводами
Ходовая тележка включает две продольные балки с опорными катками (по пять катков с каждой стороны) левую и правую приводные звездочки 8 натяжные катки 9 поддерживающие катки 10 гусеничные цепи 11 механизмы натяжения гусеничных цепей и приводы.
Два параллельных ряда шарнирно соединенных между собой траков гусеничной цепи образуют дорожки качения опорных катков. Одновременно с помощью приводной звездочки гусеничная цепь передает тяговое усилие. Опорные и поддерживающие катки на бронзовых втулка вращаются на неподвижных осях закрепленных на балке. Натяжение катки на бронзовых втулка посажены на хвостовиках общей оси которая может перемещаться по направляющим балкам.
Приводные звездочки посажены на ведущих полуосях. После натяжения гусеничной цепи ось фиксируется распорной трубой и набором прокладок относительно специального упора расположенного внутри балки.
В целя повышения маневренности машины каждая ветвь гусеничной цепи снабжена отдельным приводом.
Каждый привод цепи включает редуктор типа РМ-650 с приводным электродвигателем 13 (марки 4А250М4УЗ мощностью - 90 кВт) и две зубчатые пары 15 16 (выходная пара сдвоенная). Электродвигатель тормоз и зубчатые пары закрываются кожухами. Электродвигатель с редуктором соединяются посредством кулачковой муфты. В приводе применен тормоз ТКТ-300.
Общее передаточное число трансмиссии гусеничного привода составляет 36225.
3.2. Тяговый расчет механизма передвижения экскаватора
Условие передвижения экскаватора:
где Тс max максимальная сила тяги
Wn сопротивление передвижению
где G сила тяжести = 150т =1500 кН
Vx = 5 м мин - скорость экскаватора = 008 мс
tр = 4с время разгона
Wпод - сопротивление подъему
где α = 5° угол подъема
Wk сопротивление качению по грунту
где к = 15 коэффициент конструкции гусеницы
п = 2 число гусениц;
b = 1 м ширина гусеницы
L = 35 длина гусеницы
Рф фактическое давление на грунт
h глубина продавливания грунта гусеницами
Ро коэффициент сопротивления грунта =13
D = 096 м диаметр колеса
Тяговое условие выполняется.
Максимальная мощность привода хода:
Для обеспечения мощности выбираем 2 двигателя марки 4А250М4УЗ
4. Пересчет мощностных характеристик привода роторного колеса поворота платформы приемного и отвального конвейеров
4.1. Мощность привода роторного колеса
где γ плотность грунта в ковше = 178 тм
nk = число ковшей = 8;
Рок = окружное усилие = 1905 кН
Vk =15 мс окружная скорость ротора
q = емкость ковша = 013 м3
Выбираем двигатель марки 4А250М4УЗ
4.2. Мощность привода поворота платформы
Lб 122 длина стрелы ротора
r = 15 радиус ротора
f = 05 эксцентриситет
4.3. Мощность привода приемного и отвального конвейеров (cм. расчет отвального конвейера)
P1 = 22 кВт; Р2 = 22 кВт
4.4 Суммарная установочная мощность
P = P1 + P2+ Р3+ Р4+ Р5= 90 + 90 + 90+90 + 44 = 404 кВт
5.Расчет ленточного конвейера отвального транспортера
Транспортируемый груз огнеупорное сырье.
Требуемая производительность конвейера 315 м3ч = 630 тч
Длина конвейера 14 м.
Крупность частиц груза а= 160мм.
Угол наклона конвейера 20°.
Насыпная плотность 2 тм3
Угол внутреннего трения φ =40°
Угол наклона боковых роликов α =30°
Скорость движения ленты 3мс.
5.1.Определение ширины ленты
Проверяем ленту по гранулометрическому составу для рядовых грузов получаем:
В соответствии со стандартом лента должна иметь ширину 800 мм так как меньшее значение приведен к перегрузке ленты. Выбираем В=1000 мм. Существенное увеличение ширины ленты по сравнению с первоначальной расчетной требует пересчета скорости:
Снижение скорости благоприятно повлияет на увеличение срока службы ленты.
5.2. Определение параметров роликовых опор
Шаг роликовых опор выбран постоянным: для верхней ветви Lр= 13 м для нижней Lp1 = 3 м. Для обеих ветвей принимаем ролики среднего типа Др =133 мм.
Массы вращающихся частей трехроликовых mp и однороликовой mp`:
5.3. Расчет распределенных масс
Распределенные массы транспортируемого груза:
Вращающихся частей опор верхней ветви:
Вращающихся частей опор нижней ветви:
Определение по формуле:
где 1 = 6 мм - толщина рабочей обкладки (см.стр.96[3]).
= 2 мм - толщина перерабатывающей обкладки.
П = 11 мм - толщина прокладки с резиновой прослойкой из полиамидных нитей (см.табл.21[3]).
IН = 5 — число прокладок (взято максимально возможное значение из рекомендуемого ряда (стр.95 [3])).
Распределенная масса ленты:
5.5. Выбор коэффициентов и определение местных сил сопротивления движению ленты
При эксплуатации в средних условиях коэффициенты сопротивления на рядовых роликовых опорах (табл.2.4 [1]): для верхней ветви Wp =0025 для нижней Wx =0022. Соответственно на натяжном барабане с углом поворота 180° Wпз =006.
Сила сопротивления в пункте загрузки:
где fл=063 fб=05 коэффициенты внешнего трения груза по резиновой ленте и по стальным бортам.
V1 — проекция составляющей средней скорости струн материала на направлении ленты.
КБ — коэффициент бокового давления груза на бортовые направляющие.
Коэффициент бокового давления определяют по формуле:
5.6. Определение точек с наименьшим натяжением ленты
Необходимость этого определения связана с характером настоящего расчета (проектного) предусматривающего выявление значения тягового коэффициента Еφ1 и схемы привода.
Наименьшее натяжение ленты может быть только в точка 1 и 5
При выполнении условия ограничения стрелы провеса для нижней ветви:
Натяжение S4 является наибольшим необходимым для определения числа прокладок РТКЛ.
где Сп = 9 коэффициент запаса прочности
Кр = 100 Нмин — предел прочности для ткани из комбинированных нитей ТА-100 с толщиной прокладки Бп = 11мм
Запас прочности ленты:
5.7. Определение тягового коэффициента мощности двигателя
При m =04 и где L - угол обхвата где L угол обхвата приводного барабана.
Необходимая мощность привода:
где К3=11 коэффициент запаса мощности
γо =03 КПД передач привода γб =094 - КПД барабана.
Принимаем электродвигатель серии 4А - 4А 600М4УЗ номинальная мощность - 22 кВт число оборотов - 1000 обмин.
6.Конструкция кабины
Основное назначение кабины для членов экипажа роторного экскаватора - защита людей от внешней Среды и создание для членов экипажа микроклимата благоприятного для работы под внешней средой подразумевается температура воздуха отличающаяся от нормальной для человека (18-22 С) ветер осадки пыль.
Лучше всего отвечают основным требованиям кабины полностью изолированные от внешней Среды с аппаратурой для создания микроклимата (кондиционерами) и с надлежащей звуко- и виброизоляцией. Разумеется создание таких кабин обусловлено повышенными экономическими расходами и созданием специального оборудования. Заимствование кабин у других машин например автомобилей или тракторов не дает ожидаемого эффекта так как работа экипажа экскаватора отличается своей спецификой. Внешние очертания кабины обусловлены использованием максимальных удобств экономии материала и композиции конструкции.
Создание микроклимата в кабине при минимальных энергетических и экономически затратах достигается:
Эффективной виброизоляцией кабины от металлоконструкций при помощи резиновых амортизаторов.
Эффективной тепло и звукоизоляцией стен кабины с применением вспененного полистирола (пенопласт поропласта) или синтетического волокна.
Эффективной защитой от солнечны лучей при помощи козырьков-навесов над окнами кабины и двойной крыши с вентиляцией.
Системой принудительной и естественной вентиляции кабины.
Системой обогрева электрическими излучателями.
Создание внутри кабины микроклимата не допускающего сквозняков предусматривающего вентиляцию в летнее и обогрев в зимнее время достигается путем соответствующего исполнения стен двери крыши и пола. Внешние габариты и очертания помещения кабины обуславливаются размерами свободного пространства имеющегося на экскаваторе. Учитывая необходимость создания для машиниста экскаватора условий позволяющих ему максимально сосредоточиться и исключающих присутствие посторонних лиц которые могут отвлекать его в процессе работы рабочее помещение кабины разделено на две части:
- одноместная кабина управления 1 для машиниста экскаватора (кабина машиниста) в которой расположены панель управления 3 и сидение машиниста 4 панель 5 вспомогательных приборов которые не используются при непосредственном управлении работой экскаватора расположена сзади машиниста;
- вспомогательная кабина 6 в которой расположены вспомогательный агрегаты и приборы а также могут находиться другие члены экипажа.
Кабина машиниста 1 расположена на вспомогательной кабине 2 которая с целью виброизоляции от металлоконструкции экскаватора крепится на резиновых амортизаторах 3.
Конструкция нижней кабины приспособлена для вспомогательного обслуживания машины. Здесь располагается установка наддува кабин и фильтром 4 и обогревателем 5 печь для разогрева обедов шкафы для рабочей одежды стол для приема пищи слесарный верстак и ящики для инструментов. При необходимости здесь же устанавливается второй пульт управления экскаватором для стажировки машинистов стенд для ведения исследовательских работ.
Стены кабин выполнены двойными с улучшенной отражательной способностью снаружи. Крыша выполнена двойной полой с большим напуском со всех сторон для защиты внутрикабинного пространства от солнечных лучей двойная крыша способствует удержанию тепла в зимнее время. В летнее время открываются люки чем создается конвенционный поток воздуха охлаждающий крышу.
Двери выполняются задвижными с целью экономии площади на экскаваторе. Дверь должна обладать минимальной массой и управляться электроприводом с возможностью ручного управления. Это вызвано тем что при разворотах или переездах не исключены наклоны экскаватора затрудняющие открывать или закрывать массивную дверь.
Переднее стекло должно иметь наклон верхней части вперед благодаря чему оно меньше будет подвержено загрязнению от пыли и осадков. Стекла окон уплотнены с помощью резины что исключает создание сквозняков.
Важное значение в создании оптимальны санитарно-гигиенических условий труда имеют чистота хорошая освещенность правильный воздухообмен и температурно-влажностной режим допустимые уровни шумов и вибраций.
7.ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
Электрооборудование экскаватора ЭР - 315
Экскаватор Эр-315 получает питание от передвижной трансформаторной подстанции с трехфазным напряжением 380 В которое по кабелю подается через центровую цапфу непосредственно в распределительное устройство 04 кВт на вводе зажимы общего автоматического выключателя на 600А.
С этих же зажимов получают питание сварочный трансформатор трансформатор общего освещения и трансформатор котельного освещения. Сюда же подключается вольтметр контроля напряжения со шкалой 0 - 460В и автомат цепи управления.
Расположение электрооборудования.
Аппараты управления приводами экскаватора скомплектованы на четырех панелях которые установлены по продольной оси кабины электрооборудования с целью двустороннего обслуживания. Здесь же у торцевой стенки кабины размещены сопротивления 2-х двигателей хода и трансформатор освещения.
Электропривод роторного колеса и конвейеров.
Для привода роторного колеса применен короткозамкнутый двигатель типа МА-36-72-6 90 кВт 1000 обмин имеющий жесткую механическую характеристику. Выбор двигателя серии МА оправдан повышенной влажностью или запыленностью среды в которой работает экскаватор круглый год.
Отвальный и приемный конвейеры оборудованы двигателями 4А250М4УЗ 22 кВт 1000 обмин. Защищенного исполнения с самовентиляцией.
Блокировка от завалов грунтом перегрузочных мест осуществляется пуском конвейеров последовательно навстречу грузопотоку (вначале отвальный конвейер а затем приемный и роторное колесо).
Исходное положение схемы:
Автоматы 2А 5А и 6А включены на клеммы 3-4 цепи управления подано напряжение. Переключатель ЗУП находится во втором положении. При нажатии на кнопку «ПУСК» (ЗК) включается контактор О происходит запуск отвального конвейера. Блок контактами (6-4) он подготавливает цепь для включения контактора премного конвейера последний включается кнопкой 4К и в свою очередь блок-контактами (7-6) создает цепь контактора Р привода ротора. Последний запускается кнопкой 5К и транспортная линия экскаватора готова к приему грунта. Остановка всей линии осуществляется общей кнопкой «СТОП» (2К).
На случай ремонта опробования или наладки в схеме предусмотрено снятие блокировки универсальным переключателем ЗУП установленным на пульте управления. Максимальная и тепловая защита двигателей осуществлена комбинированным расцепителем встроенным в автоматические выключатели.
Электропривод хода экскаватора.
Гусеничный ходовой механизм экскаватора оборудован двумя асинхронными двигателями 4А250М4УЗ мощностью 90 кВТ 1000 обмин служащим для независимого привода левой и правой гусениц.
Выбор направления движения осуществляется двумя универсальными переключателями 1УП 2УП которые коммутируют цепи катушек статорных контакторов 1ВХ; 1НХ; 2ВХ; 2НХ. Запуск двигателей двухступенчатый с помощью педального командоаппарата 1КА в функции времени. Выдержка времени создается машинистом в зависимости от условий проходимости в забое.
Индивидуальный привод каждой гусеницы обеспечивает высокую' маневренность машины необходимую при селективной выемке. Остановка экскаватора осуществляется отпусканием педали командоаппарата 1КА которая возвращается в нулевой положение и разрывает цепь катушек статорных и роторных контакторов после чего включаются тормоза IT и 2Т. Педальный командоаппарат удобен в работе и позволяет перемещаться с различными скоростями что особенно важно при установочных операциях. Защита двигателей осуществлена автоматическими выключателями.
Что представляют собой электродвигатели серии 4А?
С 1972 г. началось производство асинхронных коротко замкнутых электродвигателей серии 4А общепромышленного назначения. Мощность их от 0 12 до 400 кВт при высоте оси вращения от 50 до 355 мм. Эти электродвигатели по сравнению с двигателями серии А2 и А02 имеют следующие преимущества: меньшую массу (в среднем на 18%) большую компактность большие пусковые моменты повышенную надежность меньший уровень шума и вибраций.
По степени защиты от воздействия окружающей среды двигатели выпускаются в двух вариантах:
) закрытые обдуваемые (обозначение IP44). Воздух для охлаждения корпуса двигателя подается вентилятором. Электродвигатели с высотой оси вращения 280 — 355 мм имеют дополнительную вентиляцию;
) защищенные от капель падающих под углом 60° к вертикали (обозначение IP23). Вовнутрь электродвигателя не могут попасть посторонние тела диаметром 12 5 мм и более. Станина и щиты электродвигателей с высотами оси вращения 50 — 63 мм сделаны из алюминия; с высотами 71 — 100— станина из алюминия а щиты из чугуна; с высотами 112 — 355 мм станина и щиты изготовлены из чугуна. Коробка выводов для двигателей с высотами оси вращения 56 — 250 мм располагается сверху станины с высотами 280 — 355 мм — сбоку станины. Валы и подшипники рассчитаны на применение клиноременной и зубчатой передач.
Технические данные электродвигателей серии 4А общепромышленного назначения приведены в таблице 6.
Начат также серийный выпуск двигателей серии 4А сельскохозяйственного назначения мощностью от 75 до 30 кВт. Они имеют ту же шкалу мощности что и электродвигатели общего применения. Синхронная частота вращения этих двигателей 3000 1500 и 1000 обмин.
Электродвигатели сельскохозяйственного назначения имеют повышенный пусковой момент что
Двигатели асинхронные 4A
Предназначены для режима работы от сети переменного тока частотой 50 Hz и качестве привода различных механизмов.
Используются в народном хозяйстве
Проверка выбора электродвигателей приводов механизмов передвижения и поворота по обеспечению запаса по сцеплению и максимальному ускорению.
У механизма передвижения Электродвигатель марки 4А250М4У3.
Электропривод механизмов передвижения необходимо проверить по запасу сцепления при пуске и торможении для наиболее неблагоприятных условий работы. При этом должны удовлетворяться следующее условие:
Ксцеп = (Fприв(0+fmin))(Wn+FД)>1.1÷1.2
Fприв=008 МПа-давление на грунт
= 10 – коэффициент сцепления колеса с гусеницей.
Wn= 406кН - сопротивление передвижению.
Ксцеп =(0.08(1+0))40.6=1.97
Ксцеп =1.97>1.2 условие выполняется.
Мощность привода поворота платформы
Привод приемного и отвального конвейеров.
Ксцеп = 193(0.8+0.87)0.06=
Проверка по перегреву.
По условиям тепловой нагрузки время пуска короткозамкнутых двигателей не должно превышать 3с.
Рр=[(G+Qn)*Vном(103Кn*мех*γn)]*[(α'*Vном3)+m)]
Для механизмов передвижения экскаваторов m=0 т.к. он взрывобезопасен.
Проводим проверку выбранного двигателя по потерям в роторе путем определения допустимого числа включений.
Адопр Астр и Адр –потери в роторе двигателя допустимые статические и динамические.
Трехфазный электродвигатель в однофазной сети
В радиолюбительской практике очень часто возникает необходимость в использовании трехфазных электродвигателей для различных целей. Однако для их питания совсем не обязательно наличие трехфазной сети. Наиболее эффективный способ пуска электродвигателя - это подключение третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор.
Чтобы двигатель с конденсаторным пуском работал нормально емкость конденсатора должна меняться в зависимости от числа оборотов. Поскольку это условие трудновыполнимо на практике управляют двигателем двухступенчато. Включают двигатель с расчетной (пусковой) емкостью оставляя рабочую. Пусковой конденсатор отключают вручную переключателем В2.
Рабочая емкость конденсатора (в микрофарадах) для трехфазного двигателя определяется по формуле
если обмотки соединены по схеме "звезда" (рис.1)
если обмотки соединены по схеме "треугольник" (рис.2).
При известной мощности электродвигателя ток (в амперах) можно определить из выражения:
Где Р- мощность двигателя указанная в паспорте (на щитке) Вт;
U напряжение сети В; cos? коэффициент мощности; ? КПД.
Конденсатор пусковой Сп должен быть в 15 2 раза больше рабочего Ср.
Рабочее напряжение конденсаторов должно быть в 15 раза больше напряжения сети а конденсатор обязательно бумажным например типа МБГО МБГП и др.
Для электродвигателя с конденсаторным пуском существует очень простая схема реверсирования. При переключении переключателя В1 двигатель меняет направление вращения. Эксплуатация двигателей с конденсаторным пуском имеет некоторые особенности. При работе электродвигателя вхолостую по обмотке питаемой через конденсатор протекает ток на 20 -40% больше номинального. Поэтому при работе двигателя с. нагрузкой необходимо соответственно уменьшить рабочую емкость.
При перегрузке двигатель может остановиться тогда для его запуска необходимо снова включить пусковой конденсатор.
Необходимо знать что при таком включении мощность развиваемая электродвигателем составляет 50% от номинального значения.
8.Защита тяжело нагруженных механизмов от перегрузки с различным регулированием скорости
В реальных условиях эксплуатации роторных экскаваторов возникают перегрузки элементов привода и металлических конструкций. Обследования роторных экскаваторов проведенные авторами в эксплуатационных условиях показывают что существующие защитные устройства привода роторного колеса от перегрузок не обеспечивают надежной защиты от максимальных и аварийных нагрузок.
Рассматриваемый возможный вариант устройства с защитой от перегрузок и частичным регулированием скорости рабочего органа состоит из основного электродвигателя 1 (рис. 1) соединённого с солнечной шестерней планетарной муфты (или дифференциала) 2 эпицикл которой через зубчатые колёса с передаточным отношением i=15-20 соединяется со вспомогательным (тормозным) электродвигателем 3 работающим в режиме электродинамического торможения а для систем с зазорами также и в двигательном режиме в период пуска привода. Водило планетарной муфты соединяется с рабочим органом.
При включении в работу главного электродвигателя на эпицикле планетарной муфты возникает реактивный момент удерживаемый вспомогательным тормозным электродвигателем. При превышении допустимого сопротивления на рабочем органе вспомогательный электродвигатель «опрокидывается». Происходит снятие удерживающего момента с эпицикла и последующее отключение основного электродвигателя датчиками скорости или тахогенераторами что предохраняет вспомогательный электродвигатель от разгона. В системах с зазором целесообразно включать главный электродвигатель с некоторым запаздыванием по отношению к вспомогательному включаемому в подобных случаях в двигательном режиме работы. Это позволяет разогнать ротор главного электродвигателя до скорости 10-100 обмин. С последующим выбиранием зазора при переводе вспомогательного двигателя на электродинамическое торможение после чего производят запуск основного электродвигателя. В качестве тормозного выполняющего лишь защитные функции выбирается короткозамкнутый электродвигатель мощность которого составляет 2-5% от мощности основного двигателя. Величина предельного момента тормозного электродвигателя регулируется одним из известных в литературе методом (возбуждением постоянным током в цепи статора).
Устанавливаемый в качестве вспомогательного (тормозного) электродвигателя 3 электродвигатель с фазным ротором выполняя роль защитного устройства (необходимый удерживающий момент создаётся постоянным током в цепи статора) в результате изменения скольжения (в цепь ротора вспомогательного двигателя вводят дополнительное сопротивление) позволяет регулировать скорость рабочего органа. В этих случаях мощность вспомогательного (тормозного) электродвигателя составляет 10—12% от мощности основного. В качестве основного применяют синхронный электродвигатель.
Теоретически изучалась работа защитного устройства (при различных величинах динамических моментов инерции0 при стопорении осуществляемом изменением нагрузки Мс влияние на ускорение в период пуска основного электродвигателя различных механических характеристик вспомогательного (тормозного) двигателя в режиме его электродинамического торможения (блоками нелинейности) и демпфирующая способность вспомогательного электродвигателя при различной жёсткости механической характеристики основного. Блок сравнения машины в период пуска основного электродвигателя производил кратное его пусковому моменту увеличение тормозного момента вспомогательного электродвигателя. Осциллограммы некоторых режимов работы показаны на рис. 2.
Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы. Рассматриваемое устройство надежно защищает машину от перегрузок. Точность срабатывания не ниже чем у электрических синхронных и асинхронных муфт (погрешность менее 10%). Устройство обеспечивает управление главным электродвигателем при помощи вспомогательного малой мощности. Крутизна тормозной характеристики вспомогательного тормозного электродвигателя в период пуска основного существенно влияет на ускорение привода и тем самым на перегрузки в связях λ и λ1. При наибольшем введенном в цепь ротора вспомогательного электродвигателя сопротивлении при запуске происходит снижение нагрузки в элементах привода в два-три раза по сравнению с запуском при неподвижно закрепленное эпицикле. Вспомогательный электродвигатель позволяет регулировать (на снижение) скорость рабочего органа в пределах 0—35% осуществлять предварительный разгон ротора основного электродвигателя с целью выбора зазоров в кинематической цепи и получать «ползучую» скорость рабочего органа при ремонтах.
В результате создается возможность применять в приводе роторного колеса в качестве основного привода электродвигатели синхронного и асинхронного типа с нормальными пусковыми моментами.
Анализ кинематических условий рабочего процесса экскаватора РЭ-315 показал что изменение угла отклонения траектории резания от плоскости симметрии ротора имеет сложный характер и для определения рационального значения этого угла следует принимать во внимание размеры экскаватора параметры забоя величины и законы изменения рабочих скоростей»
Изучение технических характеристик экскаватора РЭ-315 и характера его взаимодействия с расчетным забоем показало что оптимальной технологической схемой для РЭ-315 является разработка забоя левосторонними (по ходу рабочего перемещения экскаватора) заходками. По условиям обеспечения безопасного расстояния наибольшее число подуступов равно 4. В случае уменьшения высоты забоя относительно паспортной до величины равном приблизительно 9 м экскаватор РЭ-315 сможет разрабатывать весь забой способом горизонтальных срезов.
Изучение конструкций ковшей роторных экскаваторов позволило выяснить основные сочетания условии рациональности конструкций ковше! для РЭ-315 : очертание кромки козырька трапециевидное расчетное сечение среза - в виде параллелограмма с высотой больше ширины делящегося на ромбы соответственно числу зубьев; отработка части сечения среза - независимая с зубьями формой и размерами соответствующими возможно малой энергоемкости резания; ориентация кромок зубьев - ортогональная по отношение к преобладающим траекториям; для независимой работы зубья должны быть смещены по направлению траекторий резания Полость ковша сферическая или пирамидальная расширяющаяся по направлению движения разрушаемого грунта.
Размеры расчетного сечения среза при измерении на уровне оси вращения ротора при работе вертикальными срезами или по линии последующих перемещений оси вращения ротора при работе горизонтальными срезами рекомендуется назначать исходя из условий рационального очертаний рабочей ветви козырька ковша.
Для ограничения кусковатости отделяемого от массива грунта рабочую ветвь козырька ковша необходимо армировать зубьями число которых определяется расчетом; зубья устанавливать с траекторными смещением по расчету.
Размеры и вылет зубьев следует назначать так чтобы козырек не включался в работу резания а грунт разрушался в пределах всего расчетного сечения среза.
Ориентация зубьев ковшей относительно плоскости симметрии
ротора экскаватора необходимо выполнить по углуопределяемому
расчетом. Боковые грани зубьев ориентировать относительно их плоскости симметрии с учетом минимального и максимального значений угла
На основании результатов исследований спроектированы ковши для
РЭ-315. Ковши со сварным козырьком изготовление такого козырька из
листового проката обусловлено техническими возможностями Часов-
Ярского комбината огнеупорных изделий треста "Огнеуяорне-руд1*
изготавливающего экскаваторы тинаи цепным днищем рекомендуется использовать при разработке грунтов вскрыши и промышленных глин залегающих пластами» мощность которых соизмерима с расчетной высотой забоя. Ковши с литым козырьком и сплошным сферическим днищем рекомендуется применять при разработке песчаных грунтов и при производстве селективной выемки промышленных глин.
Глава 3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
«Технологический процесс изготовления вала привода конвейера роторного экскаватора ЭР-315»
Назначение детали в узле.
Валы применяются для поддержания вращающихся деталей а главное для передачи крутящего момента.
В нашем случае вал используется в приводе отвального конвейера роторного экскаватора.
Определение годового объема выпуска.
Объем выпуска - это число изделий определенного наименования изготовляемых за планируемый промежуток времени.
Одно из основных характеристик является коэффициент Кзо (закрепленных операций) показывающий сколько операций выполняется за одном рабочем месте.
Q =15 - количество операций
Р =12 - количество рабочих мест.
Согласно ГОСТ 31108-74 - производство будет относиться к крупносерийному.
Разработка маршрута механической обработки.
Эта задача так же как и проектирование маршрута для отдельной поверхности является многовариантной. Маршрут обработки детали представляет собой определенную последовательность выполнения операций. При установление общей последовательности выполнения операций необходимо:
Определить подготовительные базы.
Установить поверхности в последовательности обрабатываемой их точности.
Последняя обрабатывается наиболее точная поверхность.
Не совмещать черновые и чистовые переходы.
Если деталь подвергается термообработки то маршрут разбивается на 2 части: до термообработки и после так как возможны деформации.
Для деталей массового производства необходимо чтобы длительность операций была равна или кратна такту выпуска.
Выбранный маршрут подвергают экономическим расчетам.
При разработки операций решаются две основные задачи.
Обеспечение точности и качества обрабатываемой поверхности. 2.Получение высокой производительности (за счет уменьшения штучного времени)
Маршрут обработки вала.
0. Заготовительная (заготовку получить).
0. Фрезерно-центровальная (отрезать в размер сверлить центровочные
0. Токарная (точить поверхности 12).
5. Токарная (точить поверхности 12).
0. Термическая (термообработать до твердости 285 НБ).
0. Токарная (точить поверхности 123).
5. Токарная (точить поверхности 123).
0. Фрезерная ( отрезать в размер).
5. Токарная (нарезать фаски 12).
0. Фрезерная (нарезать шпоночный паз).
5.Фрезерная (нарезка шлицов).
0. Сверлильная ( сверлить 3 отверстия).
5. Резьбонарезная (нарезать резьбу в трех отверстиях).
Расчет операционных припусков и межоперационных размеров
рассчетно — аналитическим методом.
Этот метод заключается в том что промежуточный припуск на каждом технологическом переходе должен быть таким чтобы при его снятие устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя полученные на предшествующих переходах а также для исключения погрешности установки заготовки.
Определение минимального припуска для поверхности вращения.
Rzi-1 высота неровностей профиля на предыдущем переходе.
Hi-1 глубина дефектного слоя возникающего на предшествующем
- суммарное отклонение расположения поверхности на
предшествующем переходе рассчитывается по формуле:
к- отклонение оси детали от прямолинейности.
- длина заготовки до зажима.
Х - длина обрабатываемой части заготовки.
Максимальный припуск на обработку поверхности вала рассчитывается по формуле:
Z max =2Zmin+Tdi-1+Tdi
Tdi-1 - допуск размеров на предшествующем переходе
Tdi - допуск размеров на выполнимом переходе.
Минимальный диаметр с учетом припуска рассчитывается по формуле:
- минимальный диаметр полученный на выполняемом переходе.
Максимальный диаметр с учетом припуска рассчитывается по
Расчет режимов резания выбор оборудования и режущего
Операция 020 токарная (черновая).
Скорость резания [м мин] при наружном продольном точение рассчитываем по эмпирической формуле:
Т = 45 [мин] - среднее значение стойкости инструмента (том 2 стр. 268).
t = 85 [мм] - глубина резания
s = 05 [мм] - подача (том 2 стр. 268 т - 13)
Cv = 350 - коэффициент скорости (том 2 стр. 269 т - 17)
m = 055 - показатель степени (том 2 стр. 269 т - 17)
х = 015 - показатель степени (том 2 стр. 269 т - 17)
у = 02 - показатель степени (том 2 стр. 269 т - 17)
kv- поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:
Kv = Kmv*Кт Kuv = 13 1 09 = 117.
Kmv = 13 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки (том 2 стр. 263
Kuv =1 - коэффициент учитывающий влияние материала инструмента (том 2 стр.
Knv = 09 - коэффициент состояния поверхности (том 2 стр. 263 т - 5)
Число оборотов n[обмин] заготовки определяется по формуле:
D = 925 [мм] - диаметр заготовки
V = 896 [ммин] - скорость резания.
Стандартное значение nст=315[обмин]
Фактическая скорость резания.
Силу резания принято раскладывать на составляющие силы направленные по осям координат станка: тангенсальную Pz радиальную Ру осевую Рх. При наружном продольном точение эти силы рассчитываются по формуле:
Pzxy=10*Cp*tx*Sy*Vn*Kp
Постоянная Ср и показатели степени для конкретных условий обработки для каждой из составляющих сил резания берем из (том 2 стр. 273 т-22).
Кр- поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:
Kp=Kmp*Kфр*Кур*Кλр*Кrp=11*1*1*1*1
Кm = 11 - коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала заготовки (том 2 стр. 264).
Поправочные коэффициенты учитывающие влияние геометрические параметры режущей части инструмента на составляющие сил резания берем из ( том 2 стр. 275 т - 23) для углов φ° = 45° γ0 =0° λ° = 0° г = 2 [мм].
Pz = 10 300 85' 03°'75 896-°-15 11 = 572248[Н
Pr = 10 243 850-9 0306 896-03 11 = 233733[Н
Px =10-339-85' 0305 -896-M 11 = 233733[Н
Станок: токарно-винторезный 16К50П
Операция 040 токарная (чистовая).
T = 45 [мин] - среднее значение стойкости инструмента (том 2 стр. 268).
t = 25 [мм] - глубина резания
s = 03 [мм] - подача (том 2 стр. 268 т - 13)
Cv = 420 - коэффициент скорости (том 2 стр. 269 т - 17)
m = 02 - показатель степени (том 2 стр. 269 т - 17)
Kv- поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:
Ky=Kmv-Knv-Kuv = 13 -1-09 = 117.
Kmv = 13 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки
(том 2 стр. 263 т - 1)
Kuv =1 - коэффициент учитывающий влияние материала
инструмента ( том 2 стр. 263 т - 6)
Knv = 09 - коэффициент состояния поверхности ( том 2 стр. 263 т -5)
Число оборотов n [обмин] заготовки определяется по формуле:
D = 908 [мм] - диаметр заготовки
Стандартное значение nст=800 [обмин].
PZYX=l0*CP*tx * sr *V"*КР
Kp=Kmp*Kфр*Кур*Кλр*Кrp=11*1*1*1*
Kmp = 11 - коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала заготовки (том 2 стр. 264).
Поправочные коэффициенты учитывающие влияние геометрические параметры режущей части инструмента на составляющие сил резания берем из ( том 2 стр. 275 т - 23) для углов
φ° = 45° γ° =0° λ0 = 0° г = 2 [мм].
Pz =10*300*8.51*0.30.75*89.6-0.15*1.1=5722.48[H]
Ру = 10*243*8.50.9*0.30.6*89.6-0.3*1.1=2337.33[H]
Рх =10*339*8.51*0.30.5*89.6-0.4*1.1=2337.33[H]
Станок: токарный 16К50П
Операция фрезерная 050 (отрезная).
Для отрезания заготовки в размер выбираем отрезную фрезу ГОСТ 2679 -73.
Скорость резания. Рассчитывается по формуле:
В = 5 [мм] - ширина фрезирования
D = 315 [мм] - диаметр фрезы
t = 20 [мм] - глубина резания
Sz= 0028 [ммоб] - подача на 1 зуб фрезы
Т = 150 [мин] - период стойкости инструмента (11 том 2 стр. 290
Су= 53 - скоростной коэффициент (11 том 2 стр. 287 т - 39)
q = 043 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т-39)
х = 03 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
у = 02 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
u= 02 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
р = 01 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
m = 02 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
kv - поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:
kmv=l3 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки
knv=09 - коэффициент учитывающий состояния поверхности
kuv=l - коэффициент учитывающий влияние материала инструмента.
Число оборотов фрезы.
V = 979 [ммин] — скорость резания
D = 315 [мм] - диаметр фрезы.
Стандартное значение числа оборотов принимаем nc=100[обмин]
Фактическая скорость.
Расчет силы резания.
Главным составляющим силы резания при фрезеровании - окружная сила которая рассчитывается по формуле:
В = 5 [мм] - ширина фрезерования
п = 100 [обмин] - частота вращения фрезы
sz = 0028 [ммоб] - подача на 1 зуб фрезы
t = 20 [мм] - глубина резания
z=160 - количество зубьев фрезы
Cv= 261 - коэффициент резания (11 том 2 стр. 287 т - 41)
х = 09 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
у = 08 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
u= 11 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
q = 11 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
w= 01 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
кр= 11 - поправочный коэффициент.
Крутящий момент шпинделя.
Фрезерный широко универсальный 6Р81.
Операция фрезерная 060 (нарезка шпоночного паза 2штуки.)
Для нарезания шпоночного паза выбираем шпоночную фрезу ГОСТ 9140-78.
В = 24 [мм] - ширина фрезирования
D = 24 [мм] - диаметр фрезы
t = 8 [мм] - глубина резания
Sz= 036 [ммоб] - подача на 1 зуб фрезы
Т = 90 [мин] - период стойкости инструмента (11 том 2 стр. 290
Cv=12 - скоростной коэффициент (11 том 2 стр. 287 т - 39)
q = 03 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
у = 025 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
u=0 -показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
р = 0 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
m = 026 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
kv=kmv*knv*kuv=1.3*0.9*1=1.17
V = 137 [ммин] - скорость резания
D= 24 [мм] - диаметр фрезы. Стандартное значение числа оборотов принимаем nc=200[обмин].
В = 24 [мм] - ширина фрезерования
n = 200 [обмин] - частота вращения фрезы
sz = 0036 [ммоб] - подача на 1 зуб фрезы
t = 8 мм] - глубина резания
z = 2 - количество зубьев фрезы
Cv= 125 - коэффициент резания (11 том 2 стр. 287 т - 41)
х = 085 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
у = 075 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
q = 073 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
w= -013 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
Вертикально-фрезерный 6Т104
Операция 065 (фрезерная).
Нарезка шлицов дисковой фасонной фрезой марки Р6М5..
D = 28 [мм] - диаметр фрезы
t = 10 [мм] - глубина резания
Sz= 0037 [ммоб] - подача на 1 зуб фрезы
Cv=53 - скоростной коэффициент (11 том 2 стр. 287 т — 39)
q = 045 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
х = 03 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
u = 01 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
m = 033 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 39)
V = 112 [ммин] - скорость резания
D= 28 [мм] - диаметр фрезы.
Стандартное значение числа оборотов принимаем nc=160[обмин].
D = 28 [мм] - - диаметр фрезы
п=160 [обмин] - частота вращения фрезы
sz = 0037 [ммоб] - подача на 1 зуб фрезы
t=10 [мм] - глубина резания
z = 2 -количество зубьев фрезы
Сv= 47 - коэффициент резания (11 том 2 стр. 287 т - 41)
х = 086 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
у = 072 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
u = 01 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
q = 086 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
w= 0 - показатель степени (11 том 2 стр. 287 т - 41)
Вертикально-фрезерный 6Т104.
Операция 070 (сверлильная).
При сверлении выбираем сверло (Р6М5) ГОСТ 2092 — 77.
t=0.5*D=0.5*14=7[мм]
D = 14[мм] - диаметр сверла.
где: S = 023 [ммоб] - подача сверла (11 том 2 стр. 277 т - 25)
Т = 45 [мин] — период стойкости инструмента (11 том 2 стр. 279
Cv=98 - скоростной коэффициент (11 том 2 стр. 279 т - 28)
q = 04 - показатель степени (11 том 2 стр. 279 т - 28)
у = 05 - показатель степени (11 том 2 стр. 279 т - 28)
m = 02 - показатель степени (11 том 2 стр. 279 т - 28)
kv_- поправочный коэффициент рассчитывается по формуле:
kmv= 13 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки (11 том 2 стр. 278 т - 3)
кnv= 09 - коэффициент учитывающий состояния поверхности (11 том 2 стр. 263 т - 6)
kuv= 1 - коэффициент учитывающий влияние материал инструмента (11 том 2 стр. 280 т - 31)
Число оборотов n [oбмин] заготовки определяется по формуле:
D = 14 [мм] - диаметр сверла
V = 356 [ммин] - скорость резания.
Стандартное значение nст=800 [обмин].
Крутящий момент который рассчитывается по формуле:
D=14 [мм] - диаметр сверла
n = 800 [обмин] -частота вращения сверла
s = 023 [ммоб] - подача на сверла
См= 00345 - коэффициент резания (11 том 2 стр. 281 т-32)
у = 075 - показатель степени (11 том 2 стр. 281 т — 32)
q = 073 - показатель степени (11 том 2 стр. 281 т - 32)
кр= 11 - поправочный коэффициент (11 том 2 стр. 264т-9)
Осевая сила рассчитывается по формуле:
Р = 10* Ср * Dq * sY * kp = 10 68 141 0230.7 11 = 374317[H].
D = 14 [мм] - диаметр сверла s = 023 [ммоб]- подача на сверла
Ср= 68 - коэффициент резания (11 том 2 стр. 281 т - 32)
у = 07 - показатель степени (11 том 2 стр. 281 т - 32)
q = 1 - показатель степени (11 том 2 стр. 281 т - 32)
Вертикально-сверлильный 2Г175М.
Операция 075 (резьбонарезная).
Для нарезания резьбы выбираем метчик (Р6М5) ГОСТ 3266-81.
D= 16 [мм] - диаметр нарезаемой резьбы
S = 023 [ммоб] - подача сверла (11 том 2 стр. 277 т - 25)
Т = 90 [мин] - период стойкости инструмента (11 том 2 стр.279т - 28)
Cv= 410 - скоростной коэффициент (11 том 2 стр. 279 т - 28)
q = 12 - показатель степени (11 том 2 стр. 279 т - 28)
m = 09 - показатель степени (11 том 2 стр. 279 т — 28)
kv=kmv*knv*kuv=09*1*1=09
kmv = 09 - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки (11 том 2 стр. 278 т - 3)
knv= 1 - коэффициент учитывающий состояния поверхности (11 том 2 стр. 263 т - 6)
D = 16 [мм] - диаметр метчика
V = 35(6 [ммин] - скорость резания.
Стандартное значение nст=630 [обмин].
МКР =Cm*Dq*-sr -kp =0027*161.4 *З1'.5 11 = 104.77[Нм].
D=16 [мм] - диаметр нарезаемой резьбы
См= 0027 - коэффициент резания (11 том 2 стр. 296 т-51)
у = 14 - показатель степени (11 том 2 стр. 296 т - 51)
q = 15 - показатель степени (11 том 2 стр. 296 т - 51)
кр= 11 - поправочный коэффициент (11 том 2 стр. 264т-9).
Операция 080 (шлифовальная).
Для обработки заготовки выбираем шлифовальный круг типа ПП с Н - 50 [мм] ширина профиля так как шлифование врезное то подача s будет радиальной.
Мощность при врезном шлифовании рассчитывается по формуле:
N = CN*Vзr*sxp*dq*bz = 014 350-8 000308-10002 501 = 29%[кВт].
d = 100 [мм] - диаметр заготовки
V3 = 35 [ммин] - скорость вращения заготовки (11 то2стр.301)
s = 0003 [ммоб] - радиальная подача
Cn= 014 - коэффициент резания (11 том 2 стр. 301)
х = 08 - показатель степени с
q = 02 - показатель степени (11 том 2 стр. 301)
z = 1 - показатель степени (11 том 2 стр. 301).
Кругло шлифовальный станок ЗУ12УА.
Расчет станочного приспособления
При фрезеровании принимаем усилие зажима равным 4000Н. Определяем необходимое давление в цилиндре.
где QШТ=400 Н осевая сила на штоке;
Ду= 130 мм. диаметр пневмоцилиндра;
γ =085÷090 - кПд пневмоцилиндра.
Вследствие того что в магистрали давление воздуха 4-5 атм. то перед приспособлением должен быть понижающий редуктор.
Конструкция станочного приспособления.
При разработке технологического процесса необходимо правильно выбрать приспособление которое должно способствовать повышению производительности точности обработки улучшению условий труда.
В отверстие неподвижной оси 8 тисков встроен пневмоцилиндр 11 с которым винтами соединен полый поворотный корпус 12. К корпусу прикреплен распределительный кран 6 с рукояткой 7 для переключения золотника при поочередном выпуске сжатого воздуха в верхнюю или нижнюю полость пневмоцилиндра 11 и выпуска воздуха в атмосферу. На верней части поворотного корпуса 12 закреплена плита 5.
Сжатый воздух поступает в верхнюю полость пневмоцилиндра 11 и перемещает поршень 10 со штоком вниз при этом длинное плечо рычага 2 находящееся в пазу штока опускается а короткое перемещает подвитую губку вправо и деталь зажимается.
Во время поворота рукояти 7 завиток крана 6 пропускает воздух в нижнюю полость пневмоцилиндра 11. Сжатый воздух действуя на поршень 10 перемещает его со штоком 9 вверх. При этом длинное плечо рычага 2 поднимается вверх а короткое отводит губку 1 влево и деталь разжимается.
Сила зажима 392 кН давление 039 МПа.
Глава 4.ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯЧАСТЬ
1.СТЕНДЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА РОТОРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ
Работа роторных экскаваторов на отечественных карьерах характеризуется разнообразием горно-геологических условий. При экскавации рыхлых и липки пород существенное влияние на работу ротора оказывает процесс разгрузки. При разработке вязких крупнотрещиноватых и крепких углей и пород работа осложняется появлением повышенной кусковатости и значительными колебаниями нагрузок действующих на рабочее оборудование. В этих условиях необходимая эффективность роторных экскаваторов может быть достигнута только в результате оптимизации конструктивно-кинематических и силовых параметров ротора а также конструктивных решений его элементов.
Совершенствование методов расчета параметров и определение действующих нагрузок требует не только теоретических разработок но и широких экспериментальных исследований. При этом обоснование рабочих гипотез принятых при построении расчетных схем рабочего процесса возможно как правило при помощи экспериментальных исследований выполняемых на строгих методических основах с широкой вариацией определяющих факторов. Выполнение экспериментальных работ подобного рода на действующем оборудовании затруднено рядом обстоятельств: разнообразием грунтовых условий ограниченными возможностями изменения конструктивно-кинематических параметров оборудования сложными условиями фиксации ряда факторов характеризующих рабочий процесс экскаватора и др. В ряде .случаев возможность постановки углубленного эксперимента в производственных условиях вообще исключается.
В связи с этим- особое место занимают исследования рабочего процесса роторных экскаваторов на специальных экспериментальных стендах. Такие стенды позволят исследовать следующие основные вопросы рабочего процесса и выбора оптимальных конструктивных решений рабочего оборудования роторных экскаваторов:
установление оптимальной скорости вращения ротора и диапазона ее регулирования в зависимости от физико-механических свойств и состояния грунта конструкции и размеров режущего козырька корпуса и днища ковша степени его заполнения угла установки запорного сектора и других факторов;
определение величины и характера воздействия внешних нагрузок (касательной боковой и нормальной составляющих сопротивления копанию) на рабочее оборудование роторных экскаваторов в зависимости от скорости резания режимов экскавации физико-механических свойств разрабатываемых пород и их состояния конструкции и числа режущих элементов жесткости механических характеристик привода и системы ротор — подвеска редуктора — стрела экскаватора;
установление динамических характеристик рабочего оборудования роторных экскаваторов;
изыскание и исследование принципиально новых конструкций рабочих органов экскаеациониых машин непрерывного действия в первую очередь предназначенных для экскавации крепких углей и пород;
установление рациональной конструкции ковша и его элементов для различных условий экскавации состояния и крепости разрабатываемых пород;
установление влияния режимов экскавации на величину и характер образования кусков в зависимости от состояния и крепости разрабатываемых пород;
установление характера и величины износа режущих элементов в зависимости от их конструкции материала и способа упрочнения;
отработка конструкций различного рода токосъемных измерительных устройств для тензометрических исследований на карьерах а также аппаратуры для длительных статистических измерений действующих нагрузок.
спроектированы и изготовлены два роторных стенда:
Стенд для исследования процесса
Диаметр по режущим кромкам м
Диаметр внутреннего обода м
Ёмкость одного коша м3
Общее передаточное число привода
Пределы регулирования скорости вращения обмин
Диапазон изменения угла установки кромки запорного сектора град
Максимальная подача ротора на забой без передвижки пути м
Двигатель привода ротора
Номинальная мощность кВт
Номинальное число оборотов обмин
Механизм передвижения
Номинальная мощность двигателя кВт
Номинальное число оборотов двигателя обмин
Передаточное число редуктора
Пределы регулирования скорости передвижения ммин
Ширина рельсовой колей м
Максимальная производительность по конвейеру м3ч
Общий вес роторного стенда кН
Первый стенд предназначен для исследования вопросов связанных с выбором конструктивно-киекматических параметров ротора и конструкции ковшей. Поэтому при его создании была предусмотрена возможность широкого регулирования скорости ротора и его боковой подачи изменения углов установки кромки запорного сектора и конструкции днища ковшей. При исследовании предусматривалась возможность киносъёмки процесса разгрузки как в плоскости вращения ротора со стороны конвейера так и в контуре ковша с применением специального устройства перемещающего киноаппарат синхронно с применением спец-устройства перемещающего киноаппарат синхронно ковшу от момента заполнения последнего до полного опорожнения. Конструкция стенда включает в себя ротор с приводом конвейер верхнюю и нижнюю рамы. Бескамерный ротор с боковой гравитационной разгрузкой установлен на верхней раме на неподвижной оси и приводится во вращение от двигателя через редуктор и венцовое зубчатое колесо. Привод ротора выполнен по системе Г-Д. Редуктор привода ротора со стороны электродвигателя опирается на пружинную подставку а со стороны выходного вала подвешен на кронштейнах. При работе ротора верхняя рама жёстко соединяется с нижней посредством стопорных болтов. Нижняя рама опирается на две двухосные тележки перемещающиеся вдоль забоя по рельсовому пути.
Передвижение стенда вдоль забоя (боковая подача ротора) осуществляется механизмом передвижения который находится на отдельной тележке присоединённой к нижней раме стенда с правой стороны. Механизм передвижения - канатного типа включает в себя систему Г-Д. редуктор и приводной барабан с тросом концы которого жестко закреплены на противоположных концах рельсового пути.
Управление электроприводами стенда сосредоточено в электрошкафах а приборы управления и контроля установлены на общем пульте в кабине Электропитание подводится кабелем подвешенным к тросу который натянут между стойками установленными по концам рельсового пути.
Рельсовый путь состоит из трех участков два из которых общей протяженностью 25 м расположены по фронту забоя и являются рабочими а третий вынесен за пределы забоя и через катки опирается на поперечную колею по которой он вместе со стендом может подаваться на забой при помощи специальных стяжек Участки пути во время работы стенда соединены между собой обычными рельсовыми скреплениями.
Разрабатываемый забой представлен песчаноглинистым грунтом с естественной влажностью 9—13%. Выполненные исследования позволили детально изучить процесс разгрузки роторного рабочего органа обосновать расчетную схему процесса для грунтов различного типа и рекомендовать рациональную конструкцию ковшей при экскавации пород склонных к налипанию.
На втором стенде исследуются величины и характер внешних нагрузок на рабочем оборудовании роторного экскаватора в зависимости от совокупности действующих факторов. Принципиальной особенностью этого стенда является возможность замера суммарных составляющих усилия копания с помощью подвески вала ротора на тензометрических опорах. Кроме того ковши крепятся к ротору специальными мерными устройствами выполненными в виде промежуточных тензометрических рамок. В этом случае замена ковшей или установка каких-либо дополнительных режущих устройств не потребует перемонтажа измерительных элементов и исключает возникающие при этом дополнительные ошибки измерения. Установка ковшей позволяет фиксировать нагрузки на всех ковшах находящихся одновременно в контакте с забоем. Металлоконструкция ротора выполнена таким образом что благодаря сменным разъемным обечайкам возможно изменение числа ковшей без демонтажа установки ротора. Принципиальная схема компоновки стенда аналогична предыдущей.
Механизм привода ротора смонтирован на специальной раме и установлен по статически определимой схеме. Один конец через подшипники опирается на вал ротора другой через упругую подвеску и мерный элемент — на верхнюю раму. Верхняя подвижная рама опирается на нижнюю через катки на которых осуществляется подача ротора на забой. Привод подачи как и в разгрузочном стенде ручной. В период работы верхняя рама при помощи четырех аутригеров и тяг жестко связывается с рамой ходового устройства включающего в себя нижнюю раму опирающуюся на ходовые колеса и привод аналогичный приводу хода разгрузочного стенда. Рельсовый путь имеет колею шириной 27 м что в комплексе с балластным пригрузом установленным на верхней и нижней рамах обуславливает необходимую устойчивость всего агрегата. Перемещение всего стенда на забой осуществляется так же как и перемещение роторного разгрузочного стенда.
Исследование на стенде производится в специальном забое (смотреть рисунок) представляющем собой бетонное ложе с опорной стенкой которое заполняется боками из углецементной массы. Общая длина рабочей части забоя 40 м глубина блоков-6 м а высота может достигать 5 м. Варьируя процентным содержанием угля и цемента можно создавать забой состоящий по фронту из 10 блоков различной крепости.
Необходимые исследования можно поводить также на блоках включающих пропластки разной толщины а также подверженных трещеноватости. Последняя создаётся при заливке блоков посредством введения полихлорированных прокладок между очередной массой углецемента. Регулировать интенсивность трещеноватости и коэффициент структурного ослабления блока можно установкой на различном расстоянии друг от друга прокладок а также изменением площади отверстия в прокладках через которые схватываются два очередных слоя. При заливке первых углецементных блоков использован уголь марки АРШ и цемент марок 200-400.
Проведение широких исследований на созданных стендах будет способствовать дальнейшему совершенствованию конструкций и методов расчета ротор экскаваторов.
Схема работы в углецементном забое (размеры в метрах):
— устройство для подачи стенда на забой;
— углецементный блок;
2.Функционально-физический анализ
Роторного экскаватора производительностью 315м3час.
В основу анализа функций Роторного экскаватора и построения конструктивной функциональной структуры положен принцип выделения и рассмотрения структур с двухуровневой иерархией так как любой технический объект можно разделить на несколько элементов каждый из которых имеет вполне определенную функцию (или функции) по обеспечению работы технического объекта или его элементов. При этом рассматриваемый технический объект представляет собой верхний уровень а выделенные функциональные элементы – нижний.
Если требуется продолжить (углубить) анализ то каждый из выделенных элементов нижнего уровня рассматривается как самостоятельный технический объект который также можно разделить на несколько функциональных элементов. Объединения таких структур с 2- х уровневой иерархией позволяет получить многоуровневую структуру. Неделимым элементом будем называть деталь ( или часть детали) с минимальным числом функций ( не менее одной ) по обеспечению работы других элементов при любом делении которой появляются элементы не имеющие самостоятельный функции или с одинаковыми функциями.
Одновременно с разделением технического объекта на элементы выделяют объекты окружающей среды (ОС) с которыми рассматриваемый ТО находится в функциональном или вынужденном взаимодействии и которые существенно влияют на конструкцию ТО. В первую очередь к ОС относятся объекты воспринимающие действие ТО: оператор контейнерного перегружателя груз и т.д. Среди всех выделенных элементов ТО особое внимание уделяют главным элементам которые можно выделить у большинства ТО. К главным элементам будем относить рабочие органы и другие элементы которые непосредственно взаимодействуют с объектами ОС. При выделении главных элементов и соответствующих им объектов ОС рекомендуется иметь в виду следующие свойства:
- функции главных элементов как правило совпадают с функцией ТО;
- объекты ОС для главных элементов как правило совпадают с объектами на которые направлено действие ТО.
АНАЛИЗ ФУНКЦИЙ Роторного экскаватора
Захватывает выгружает груз
Воспринимает нагрузку от груза (V1) и узлов крана и передает ее на колеса.
Обеспечивает устойчивое положение крана
Обеспечивают перемещения крана и воспринимают его массу
Обеспечивает приведение крана в движение
ПОСТРОЕНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ
СТРУКТУРЫ РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА..
Конструктивная ФС представляет собой ориентированный граф вертикали которого являются наименованиями элементов ТО и объектов основных средств а ребрами
Конструктивная ФС РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА..
ПОСТРОЕНИЕ ПОТОКОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ
РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА.
Роторный экскаватор разбит на элементы: ковш ротора; роторное колесо; металлоконструкция привод; колеса.
Опишем физические операции элементов перегружателя.
С1 – горизонтальная сила
А2 – вертикальная сила
А3-электрическая энергия
С2-вертикальная сила( действует на металлоконструкцию)
С3- механическая энергия движения груза
А5вес - вертикальная сила (вес м-к)
С4- вертикальная сила на оси колес
С5- вертикальная сила на оси колес
С6- угловое ускорение (действует на колеса)
колес( движение крана)
С8 – передача веса на подкрановые пути.
Потоковой функциональной структурой называется взаимосвязанный набор физических операций реализующих один определенный поток преобразований вещества энергии и сигналов либо несколько взаимосвязанных потоков. Потоковая ФС представляет собой граф вертикали которого являются наименованием элементов ТО или наименованием операций колера Е а ребрами – входные АJ и выходные CJ потоки ( факторы). В соответствии с этим определением и таблицей описания ФО элементов выполняется построение потоковой ФС.
Потоковая ФС роторного экскаватора.
Для каждой элементарной физической операции определяют реализующий ее физико-технический эффект и составляют таблицу описания ФТЭ.
ОПИСАНИЕ ФИЗИКО – ТЕХНИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ.
Передача статической силы через твердое тело
Передача переменной силы через твердое тело на 4 опоры
Эффект трения качения
Сила А приложенная нормально к объекту
Твердые тела движущиеся относительно друг друга
Эффект колесного движения
Твердое тело в виде круга В1 приложено к другому твердому телу В2
Движение центра тяжести круга В1
Вдоль поверхности тела В2.
Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела
Проведем функционально-физический анализ для элементов контейнерного перегружателя:
)металлоконструкция;
)колесо приводное перегружателя.
Анализ функций забойного конвейера роторного экскаватора.
Обозначение элементов
Описание функций элементов
Ф2-1 - передает нагрузку от направляющих блоков Е 2-3 на оси колес
Е2-2 – ходовые ролики
Ф2-2 – воспринимает нагрузку от рамы
Ф2-2 – обеспечивают перемещения груза
Е2-3 – направляющие блоки
Ф2-3 – воспринимает нагрузку от ленты
Е2-4 и передает ее на раму Е2-1
Ф2-4 – воспринимает нагрузку от груза и передает ее роллики Е 2-5
Ф2-5 – воспринимает нагрузку от ленты и передает ее на направляющие блоки.
Построим конструктивную ФС забойного конвейера.
МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЯ РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА.
Анализ функций металлоконструкций
Колесо Роторного экскаватора.
Анализ функций приводного Роторного экскаватора
Обозначение элементов Е4
Описание функций элементов Ф4
Ф4-1 – передает момент на колесо от редуктора
Ф4-2 – передает нагрузку от вала
Е4-1 на корпус колеса Е 4-3;
Ф4-2 – центровка вала Е4-1
Е4-3 – корпус колеса
Ф4-3 – передает нагрузку от вала
Е4-1 – на подкрановые пути
Ф4-4 – фиксирует колесо Е4-3 на валу Е4-1
Е4-5 – стопорные кольца
Ф4-5 – фиксация вала Е4-1
Ф4-5 – фиксация подшипника Е 4-2
Конструктивная ФС приводного колеса Роторного экскаватора.
ФСА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ КОНТРОЛЯ.
В едином производственном цикле неразрушающий контроль может применяться при выполнении различных контрольных операций. С его помощью осуществляются следующие виды контроля:
) входной контроль сырья материалов и т.д.
) операционный контроль;
) непрерывный или периодический контроль изделий или специальных образцов в процессе их испытаний или обработки;
) приемный контроль готовой продукции;
) непрерывный или периодический контроль состояния оборудования агрегатов в процессе их эксплуатации.
Процесс контроля может состоять из следующих производственных операций:
)подготовка деталей и изделий к операции контроля (изготовление образцов очистка шлифование транспортировка на место контроля);
)подготовка средств неразрушающего контроля и материалов;
)обработка результатов контроля и рассортировка продукции по этим результатам;
)ремонт и исправление брака утилизация неисправного брака;
)повторный контроль отремонтированной продукции;
)транспортировка годной продукции на участок установки.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА
ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФСА.
В связи с необходимостью резкого повышения технического уровня и качества продукции перед разработчиками стоит задача постоянного совершенствования конструкции и технологии выпускаемых изделий снижения их себестоимости. На решение этой задачи и направлен ФСА технологических процессов (ФСА ТП).
Результатом ФСА ТП должно быть более эффективное выполнение его главной функции – изготовить изделие с заданными потребительскими свойствами качеством и надежностью при минимальной себестоимости.
Определим функцию каждой технологической операции.
Обеспечить качество изделия
Обеспечить непрерывность контроля и чистоту контролируемых изделий
Обеспечить исправность СНК
Контакт средств контроля и контролируемых изделий
Обработка результатов
Выявление годной детали и брака
Механическая обработка детали
Транспортировка годной продукции на участок упаковки
Перемещение годных деталей
О- основная операция
В- вспомогательная операция
Используя методику FAST построим диаграмму.
Операция контроля состоит из 2-х операций: калибровка и измерение.
Калибровка является вспомогательной операцией и заключается в настройке средств неразрушающего контроля по эталону. Измерение является основной операцией. Сама же операция измерения состоит из 2-х: позиционирование и ориентирование.
Построим функционально- структурную модель ТП контроля.
II- основные функции
III- вспомогательные функции
IV- материальные носители.
СРЕДСТВА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ.
Для выявления дефектов в промышленности наиболее приемлем электромагнитный метод.
При контроле МВТ ( метод вихревых токов) используют зависимость амплитуды фазы переходных характеристик возбуждаемых от его формы размеров физико – механических свойств и сплошностей материала частоты и скорости перемещения датчика.
К особенностям МВТ относятся:
- возможность проверки большого числа парметров изделия одновременно;
- проверке подвергаются слои материала небольшой толщины;
- не требуется электрического и даже механического контакта датчика с изделием;
-большая скорость и незначительная трудоемкость контроля;
- возможность измерения толщины листа стенки труб и деталей при одностороннем доступе.
На данном методе работают приборы: ВД-20НД ДФП-1 ВД-61Н ВТ-70Н ВТ-5-Н.
Эти приборы можно применять для диагностирования металлоконструкции контейнерного перегружателя (для выявления трещин в металле и сварных швах) грузовой тележки колес и т.д.
Техническая характеристика вихрешонового дефектоскопа типа
Наименование размеры выявленных
дефектов: протяженность мм 10
Чистота обработки контролируемой поверхности 4
Потребляемая мощность:
от источника постоянного тока В.А. 08
от сети переменного тока Вш 40
Габариты мм 40х210х136
Минимальные размеры обнаруживаемых
Дефектов: ширина мм 01
Ширина контролируемой зоны при
перемещении датчика по поверхности
Имеется выход на звуковой индикатор и на исполнительное устройство.
Метод ультразвукового контроля основан на исследовании процесса распространения упругих колебаний с частотой 05-: 25 Мгу в контролируемых изделиях.
Акустическое поле исключен (излучение) распространяется в объеме материала контролируемого изделия. При наличии дефекта акустическое поле изменяет свою структуру. Эхо- сигнал регистрируют как правило по экрану электронно- лучевой трубки на котором в определенном масштабе воспроизводится ход ультразвукового луча в контролируемом объекте. Регистрируя с помощью приемника ослабления акустической волны или появления отраженной волны можно судить о наличии дефекта. По признаку обнаружения дефектов различают: теневой зеркально- теневой и эхо- метод.
Приборы работающие на данном методе : ДУК-13 НМ ДУК-66ПУДМ-.
С помощью этих приборов можно обнаружить дефекты расположенные на глубине 1 250 мм от поверхности.
Техническая характеристика ультразвукового дефектоскопа ДУК-1НМ.
Частота ультразвука Мгу 18
Максимальная глубина прозвучивания при
работе прямым искателем мм 700
Дополнительные индикаторы телефон
Режимы контроля по поверхности
Работает как от сети переменного тока так и от батарей.
Ультразвуковой дефектоскоп УДМ – 3.
Частота ультразвука Мгу 18 25
Работе прямым искателем мм 2000
Дополнительные индикаторы лампочка
Режим контроля от поверхности
После выбора приборов для нахождения повреждений в металлоконструкции контейнерного перегружателя приступаем к составлению технологического процесса диагностирования наиболее опасных элементов перегружателя и определения зон диагностирования.
Технология диагностирования включает в себя определение зон диагностирования на наиболее опасных элементах крана и составления операционных карт неразрушающего технического контроля. Зоны диагностирования представляют собой места в которых наиболее часто появляются дефекты и повреждения.
При техническом диагностировании кранов находящихся в эксплуатации данные обследования заносятся в карту результатов контроля.
Ниже приведены операционные карты ведомости технического контроля.
КОНТРОЛЬНЫЕ ОБРАЗЦЫ.
Контрольные образцы служат для постройки определения чувствительности и проверки работоспособности дефектоскопа. В соответствии с этим назначением вводится понятие первичных и вторичных контрольных образцов.
Первичные контрольные образцы служат для определения торговой чувствительности дефектоскопов. Первичные контрольные образцы изготавливаются и аттестуются по методике «Изготовление и аттестация контрольных образцов с дефектами для высокочастотных электромагнитных дефектоскопов».
Вторичные контрольные образцы служат для проверки работоспособности дефектоскопа. Они должны иметь дефекты характеризующие предел реальной чувствительности дефектоскопа в конкретном случае контроля.
В качестве вторичных контрольных образов следует применять детали или участки деталей имеющие характерные дефекты выявленные ранее любым другим методом.
При отсутствии деталей с дефектами в качестве вторичных контрольных образцов следует применять образцы с искусственными дефектами выявленными по специальной методике. При изготовлении вторичных образцов с искусственными дефектами необходимо повторять материал и конфигурацию зоны контроля.
3.Перспективы применения ЭВМ для диагностики роторного экскаватора
Для диагностики технического состояния РЭ применяют ЭВМ.
а.) ЭВМ в качестве управляющей машины.
-Датчик состояния оборудования РЭ
-програмируемый командоаппарат
-блок периодической выдачи информации
-блок выдачи оперативной информации
-блок ввода информации.
Управление циклом работы РЭ осуществляется от программируемых командоаппаратов а управление эксплуатацией от ЭВМ.
б.) ЭВМ в качестве информационной машины.
-датчик состояния оборудования
-устройство связи с объектом
-система управления ПТМ
-блок ввода информации
Управление циклом работы РЭ производится от электрошкафа с соответствующей аппаратурой а ЭВМ получает информации от датчиков конечных выключателей реле и т.д.
Основными алгоритмами АСУ эксплуатацией РЭ которые могут быть использованы для диагностики и прогнозирования технического состояния РЭ является:
- контроль за продолжительностью цикла
- определение неисправности в системе управления РЭ
- сбор информации для анализа работы оборудования по применению диагностики цикла.
Глава 5.БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
1. Обеспечение безопасности труда при производстве и эксплуатации роторного экскаватора
Основные задачи охраны труда при производстве и эксплуатации роторного экскаватора направлены на снижение производственного травматизма и профессиональной заболеваемости сокращение доли ручного труда и рабочих мест с неблагоприятными для здоровья производственными факторами. Тесно связаны с задачами охраны труда задачи охраны природы. Это связано с тем что невозможно обеспечить охрану здоровья людей в условиях загрязнённой окружающей среды. Основные направления охраны природы на машиностроительном предприятии при производстве и эксплуатации роторного экскаватора это его заземление и очистка воздуха и воды от отходов производства.
Роторный экскаватор является устройством повышенной опасности. Безопасное состояние Роторного экскаватора должно удовлетворять двум условиям: исключение аварийной ситуации при проведении добычи огнеупорного сырья и исключение воздействия на рабочих и обслуживающий персонал опасных и вредных производственных факторов возникающих при изготовлении роторного экскаватора.
1.1.Общая характеристика источников опасных и вредных факторов при производстве роторного экскаватора
Выбор технических средств обеспечения безопасности при изготовлении эксплуатации и ремонте роторного экскаватора должен осуществляться на основе выявления опасных и вредных факторов характерных для соответствующих технологических процессов.
Классификация опасных и вредных производственных факторов
г)психофизиологические
) Физическим опасные и вредные производственные факторы:
- движущиеся части машин и механизмы;
- незащищённые подвижные элементы производственного оборудования;
- передвигающиеся изделия заготовки материалы;
- острые кромки заусенцы режущие органы;
- повышенная запылённость и загазованность воздушной рабочей зоны;
- повышенная или пониженной .«мпература рабочей зоны;
- повышенная или пониженная температура поверхности оборудования и материалов
- повышенный уровень шума на рабочем месте;
- повышенный уровень вибрации;
- повышенная или пониженная влажность воздуха;
- повышенная или пониженная подвижность воздуха;
- опасный уровень напряжения в электрической цепи;
- замыкание в цепи которое может произойти через человека;
- недостаточная освещенность рабочей зоны
) Химические опасные и вредные производственные факторы классифицируются по пути проникновения в организм человека на проникающие:
- через дыхательную систему;
- через систему пищеварения.
) Психофизиологические вредные и опасные производственные факторы
а) Статические перегрузки
б) Динамические перегрузки
в) Нервно-психологические перегрузки: эмоциональные умственные информационные монотонный труд.
г) Перенапряжение зрительных анализаторов.
В соответствии с ГОСТ 12.4.011-75 различают средства коллективной и индивидуальной защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов.
К основным средствам коллективной защиты при производстве малогабаритного башенного крана относятся: оградительные и предохранительные устройства тормозные устройства блокировки сигнализаторы об опасности дистанционное управление специальные средства безопасности.
К основным средствам индивидуальной защиты при эксплуатации малогабаритного башенного крана можно отнести специальную одежду обувь средства защиты для рук (рукавицы) средства защиты головы (каска) средства защиты от падения с высоты( предохранительные пояса).
Общие требования безопасности к производственным процессам при производстве роторного экскаватора регламентирует ГОСТ 12.3.002-80; основные требования безопасности при проведении выемочных работ с использованием роторного экскаватора - ГОСТ 12.3.009-76; требования безопасности к процессам перемещения грузов при помощи забойного и отвального конвейеров - ГОСТ 12.3.020-80; требования безопасности к грузоподъемному оборудованию роторного экскаватора — стандарты на общие технические требования к соответствующим типам машин (ГОСТ 24378-80 Е ГОСТ 12.2.053-83 ГОСТ 12.2 065-81 ГОСТ 12.2.071-82 и другие).
Реальные условия производства металлоконструкции роторного экскаватора типа характеризуется отсутствием биологических химических и опасных психофизиологических и вредных производственных факторов. Следовательно далее рассматриваются только опасные физические и вредные производственные факторы и методы их устранения или ослабления их влияния на человека и окружающую среду. Защита от повышенного уровня вибрации при работе на экскаваторе заключается в уменьшении уровня вибрации в источнике ее возникновения например установка противовибрационных прокладок под двигатель.
Общие технические требования при вибрации должны соответствовать требованиям ГОСТа 12.1.012-90.
1.1.Оценка освещенности рабочей зоны в цеху
Вредность этого производственного фактора заключается в притуплении остроты зрения появления головных болей нагрузка на нервную систему. Достаточная освещенность достигается применением на рабочем месте естественного или искусственного освещения. Естественное освещение при ремонте экскаватора осуществляется через окна в стенах а также через световые проемы в местах перепадов высот смежных пролетов зданий. Если естественного света не хватает или он отсутствует то прибегают к искусственному освещению. В качестве искусственного освещения целесообразно применять лампы дневного света.
Освещение регламентировано нормами СНиП 11-4-79.
1.2. Оценка температуры воздуха рабочей зоны
При высокой температуре повышается температура тела учащается пульс и дыхание появляется головокружение. Отдача тепла испарением пота зависит от относительной влажности и скорости движения воздуха. Повышенная влажность затрудняет терморегуляцию вследствие снижения испарения пота а слишком низкая влажность вызывает пересыхание слизистой оболочки дыхательных путей. В жаркое время движение воздуха способствует увеличению отдачи тепла и улучшает состояние воздуха но оказывает неблагоприятное воздействие при низкой температуре в холодное время.
Нормальная температура обеспечивается:
защитой от источников теплового излучения;
устройством вентиляции и отопления;
применение технологических процессов и оборудования исключающих
1.3.Оценка запылённости загазованности воздуха рабочей зоны
При ремонте и эксплуатации роторного экскаватора наиболее вредными являются для человека и окружающей среды сварочные операции. Вредные вещества проникают в организм человека через дыхательные пути а так же через кожу и с пищей вызывая при этом отравление нарушая процесс пищеварения и дыхания а также зрения.
Снижение запыленности и загазованности воздуха рабочей зоны обеспечивается:
образование вредных веществ;
применением отточной вентиляции;
применением защитных средств (респираторов спец. одежды);
применением дистанционного управления производственными процессами в процессе которых выделяются вредные вещества.
1.4.Оценка уровня шума
В экскаваторе шум создается движущимися частями и механизмами. Шум создаваемый движущимися частями составляет:
Движение роторного экскаватора
Производственный шум оказывает раздражающее действие на нервную систему ускоряет процесс утомления снижает трудоспособность внимание к опасностям и может привести к постепенному развитию глухоты. Длительное воздействие громкого шума на человека ведет к снижению производительности труда на 10 - 40 %.
Для снижения уровня шума применяют:
облицовку кабины звукопоглощающими материалами;
уменьшение шума в источнике;
изменение направленности излучения шума.
Нормы допустимых уровней шумов должны соответствовать требованиям ГОСТа 12.1.003-83.
1.5.Двыжущиеся части машин и механизмы
Движущиеся механизмы экскаватора (роторная стрела ротор отвальная стрела поворотная платформа) составляют опасную зону экскаватора. Движущиеся механизмы могут привести к травматизму и гибели человека.
Средствами защиты препятствующими попаданию человека в опасную зону являются оградительные устройства в соответствии с ГОСТ 13.54.8-83 и ОСТ24.006.01 -83.
1.2. Обеспечение электробезопасности при изготовлении и эксплуатации роторного экскаватора
2.1. Оценка возможности обеспечения электробезопасности для роторного экскаватора
Персонал обслуживающий электроустановки должен предварительно пройти обучение безопасным методам работы на рабочем месте и сдать экзамен квалификационной комиссии. В соответствии с «Правилами технической эксплуатации и безопасного обслуживания электроустановок промышленных предприятий» установлено пять квалификационных групп. Группу устанавливает квалификационная комиссия сроком на один год.
При работе на экскаваторе механик подвергается повышенному значению напряжения в электрической цепи замыкание которого может произойти через тело человека.
Электрический ток оказывает на человека термическое электролитическое и биологическое воздействие. Выделяют два вида поражения:
электрические травмы - ожоги нейтрализация кожи механические
повреждения и сокращение мышц
электрические удары различной степени поражения приводящие к
остановке дыхания потере сознания нарушении сердечной деятельности.
Цепь которая питает кабину управления имеет пониженное значение тока и напряжения что в свою очередь делает их безопасными для человека. С целью устранения опасности поражения людей электрическим током используется заземление экскаватора а также используют в силовой цепи двойную изоляцию. Средства защиты от поражения электрическим током установлены ГОСТом 12.4.011-75.
2.2.Обеспечение электробезопасности при работе и обслуживании роторного экскаватора
Для устранения опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования и самой металлоконструкции применяются заземляющие устройства. Защитное заземление - это преднамеренное соединение нетоковедущих металлических частей оборудования с землей для предотвращения поражения работающих людей электрическим током при пробое на корпус или появлении потенциала на оборудовании.
Принцип действия защитного заземления основан на снижении до безопасных значений напряжений соприкосновения и шага за счет снижения потенциала или его выравнивания с заземленным оборудованием.
Рис.1 Роторный экскаватор
Расчет заземляющего устройства
Выбираем заземляющее устройство характеризующееся тем что его заземлители распределены по контуру. Выбираем предельно допустимое сопротивление заземляющею устройства Rн.
Согласно ПУЭ в электроустановках напряжением до 1000В RH= 4[Ом]. Определяем сопротивление растекания тока имеющих естественные заземлители. Сопротивление горизонтально расположенных в земле металлических трубопроводов может быть рассчитано по формуле:
- длина трубопровода = 3м;
d - коэффициент диаметра трубы = 0 055;
- глубина заложения в грунт = 2м;
- удельное сопротивление грунта = 0 4* 10 [Ом*см]
п - количество заземлителей
- коэффициент использования трубчатых заземлителей; г3 - сопротивление заземляющего устройства по нормам = 40 (ом)
принимаем =3. Эквивалентное сопротивление грунтового заземления
Фактическое сопротивление грунтового заземления будет несколько больше чем эквивалентное.
Параллельное соединение заземлителей осуществляется стальными полосами прямоугольного сечения которые находятся в земле и в то же время сами являются заземлителями.
Сопротивление заземленных полос.
L=9[м] - суммарная длина всех полос
= 005[м] - ширина полосы
Действительное сопротивление всех полос определяется с учетом взаимного экранирования заземлителей и полос
Общее сопротивление определяется по формуле
Значение общего сопротивления меньше допускаемого сопротивления на 4 Ома.
Рис.2 Заземляющее устройство
d- диаметр трубы-заземлителя
l- длина трубы-заземлителя
f- заглубление заземлителя.
При применении рассчитанного заземления устраняется опасность поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования и самой металлоконструкции роторного экскаватора.
Для обеспечения электробезопастности при проведении работ необходимо периодически измерять электрическое сопротивление заземления и при превышении им допустимого уровня необходимо производить его ремонт.
2.Обеспечение экологической безопасности при производстве роторного экскаватора
2.1. . Экологическая оценка производственного процесса при эксплуатации роторного экскаватора
Производственный процесс изготовления деталей и узлов роторного экскаватора осуществляется на предприятии поэтому воздействие на окружающую среду характеризуется экологичностью производства.
Проблема охраны окружающей среды возникает при ремонте и производстве металлоконструкции роторного экскаватора. При этом применяются такие виды работ:
а)ручная дуговая сварка;
б)станочная механическая обработка;
в)окрасочные операции.
При этих работах наблюдается повышенная запыленность загазованность рабочей зоны.
Воздействие пыли на человека зависит от ее характера. Пыль делится на раздражающую и токсическую. Раздражающая пыль может привести к профессиональным заболеваниям дыхательной системы человека. Токсическая пыль действует как введенный в организм яд и вызывает отравление.
Кроме вредного воздействия на организм человека пыль повышает износ оборудования в основном его трущихся частей. Излишняя запыленность устраняется применением вентиляционных устройств. Существует возможность использования индивидуальных средств зашиты от пыли: защитные очки респираторы.
Нормы предельно допустимых значений концентрации пыли в воздухе рабочей зоны установлены в ГОСТ 12.1.005-76.
При сварочных работах на 1 кг использованных электродов в атмосферу выделяется 11 гр. вредных веществ.
При механической обработке с использованием СОЖ на 1 кВт мощности электродвигателя выделяется 00063 гчас тумана эмульсора.
При окрасочных работах выделяются пары толуола 70-360 мгм .
Вредные вещества могут привести к производственным травмам связанных с отравлениями а также к различным профессиональным заболеваниям или отклонениям в состоянии здоровья как у работающих так и у неработающих людей или у следующих поколений.
Основным способом защиты от вредных веществ является строгое выполнение правил техники безопасности при работе с ними. Необходимо пользоваться средствами индивидуальной защиты.
Нормы определяющие безопасность работы с вредными веществами определены в ГОСТ 12.1.007-76.
2.2.Обеспечение защиты окружающей среды от воздействия нефтепродуктов и масел при производстве роторного экскаватора
При очистке сточных вод от нефтепродуктов и масел (СОЖ) на предприятиях используют нефтеловушки горизонтальными отстойниками.
для расчета нефтеловушек необходимо знать скорость всплывания нефтепродуктов:
где d - средний диаметр частиц нефтепродукта (мкм);
Рв Рн плотность сточной воды и нефтепродуктов; И - динамическая вязкость сточной воды
выбираем горизонтальную составляющую скорости течения сточной воды:
площадь поперечного сечения ловушки:
при установленной ширине В = О м определяем высоту нефтеловушки:
наименьшая длина нефтеловушки:
время оттаивания сточной воды в нефтеловушке:
Рис.3 Схема нефтеловушки
При применении нефтеловушки с полученных при расчёте параметрами экологическая безопасность при производстве роторного экскаватора будет обеспечена.
При применении рассчитанной нефтеловушки для очистки сточных вод при производстве и ремонте роторного экскаватора концентрация в них будет ниже допускаемых пределов т.е. экологическая безопасность обеспечена.
Для нормального функционирования нефтеловушки необходимо периодически по мере её засорения производить очистку.
С учётом осуществления всех предпринимаемых для защиты окружающей среды мероприятий весь комплекс работ связанных с производством эксплуатацией и ремонтом роторного экскаватора рассматриваемых в данном дипломном проекте позволяет снизить влияние вредных и опасных факторов до минимальных и является экологически безопасным.
Глава 6.ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Общая характеристика и назначение объекта
Роторный экскаватор - машина непрерывного действия предназначенная для добычи огнеупорного сырья. Экскаватор работает в карьере круглогодично.
1.Технико-экономические характеристики объекта
Производительность - 315м3 час
2.Технико-экономические характеристики базового
Расчёт капитальных затрат.
Капитальные затраты на внедрение новой техники- это единовременные затраты связанные с осуществлением технического решения. В зависимости от характера этих решений состав капитальных затрат может быть различным.
К=Кэкскаватора+Ксопутствующие
Кэкскаватора - капитальные затраты по экскаватору
Ксопутствующие – сопутствующие затраты.
Кэкскаватора = Ц+Км+Ктр+Кзч
Ц – цена единицы оборудования
Км- затраты на монтаж
Ктр- затраты на транспортировку
Кзч- затраты на запчасти.
а). Расчет себестоимости и цены проектируемой машины.
Рассчитываем методом калькуляции по статьям затрат.
Sm - затраты на основные материалы руб.
Sn – затраты на покупные полуфабрикаты и комплектующие.
L – основная заработная плата производственных рабочих руб.
К1 – процентное отношение расходов по содержанию оборудования;
К2 – процентное отношение общецеховых расходов
К3 - процентное отношение общезаводских расходов
К4 - процентное отношение внепроизводственных расходов
α – процент дополнительной зп.
– процент отцислений на соц.страхование.( =14%)
Капитальные затраты на модернизацию экскаватора ЭРГ -250 до производительности
б.) Расчет себестоимости модернизированной машины.
Себестоимости модернизированной машины определяется по формуле:
Sмодернизированной =Sбаз.-Sэл.баз.+Sэл.модерн.
Sмодернизированной =Sбаз.-Sэл.баз.+Sэл.модерн = 6*106-1.5*106 – 1*104 – 6*105 – 7*104 + 1.56*106 + 1.16*104 + 8*105 +9*104 + 5*105 +1*105 =6881600 руб.
Стоимость базовых элементов:
SМеталлоконструкция = 1500000 руб.
SЭлектродвигатель = 600000 руб.
SТормоза = 70000 руб.
Расчет эксплуатационных затрат.
При расчёте экономической эффективности транспортных средств и средств механизации под эксплуатационными затратами понимаются удельные издержки связанные с эксплуатационным обслуживанием экскаватора.
Определяем технологическую себестоимость.
Стех=Сз+Сэл.эн+Ср+Са+Свсп.
Сз = К1*К2*Fэф.*rтар.*Nсп.
Fэф- эффективный годовой фонд рабочего времени.
rтар – тарифная ставка.
Nсп. – численность рабочих.
Сзбаз =1.15*114*12*2288*10=360000 руб.
Сзмод=115*114*12*3051*10=480000 руб.
Затраты на электроэнергию
Сэл = Цэл Ny Fд А 12где
Fд - действительный фонд работы машины в год
Цэл - цена за 1 кВт эл.энергии = 07 руб. т.к. привод экскаватора питается энергией от трансформатора который в свою очередь работает на дизельном топливе.
- коэффициенты использование Э.Д. по мощности и времени.
Ny - установочная мощность двигателя = 360 кВт и 180 кВт
Сбэл =07 180 3456 4025= 435456 тыс.руб
Смэл = 07 360 3456 4025=870912 тыс.руб
Транспортные расходы
Отчисления на амортизацию
если не будем учитывать Цл- цена ликвидации то получим:
Но - 26% - общая норма амортизации
Расчеты показывают что применение нового модернизированного экскаватора приводит к экономии средств при закупке материалов а также к экономии эксплуатационных затрат на протяжении всего периода эксплуатации тем самым обеспечивая экономический эффект 44734 тыс.руб.
Рабочие органы роторного экскаватора. Ю.И. Беляков В.М.
Владимиров. Москва «машиностроение» 1967.
Совершенствование экскаваторных работ на карьерах. Ю.И. Беляков
В.М.Владимиров. Москва «Недра» 1974.
Исследование гидропривода рабочего оборудования роторного
экскаватора. Отчет по научно исследовательской работе.
Исследование объемного гидропривода роторного экскаватора
ШРС — 160. Отчет по научно исследовательской работе.
Анализ работы роторного экскаватора на добычи сырья огнеупорной промышленности. В.И. Сероштан. Украина Н.И.И.Н.Т.И. Киев 1970г.
Инструкция роторного экскаватора РЭ-120. Донецк. 1970г.
Технический проект ЭРГ-250. Чсов-Яр. 1969г.
Строительные машины. П.С. Гренкевич. Москва. «Машиностроение» 1975г.
Машины непрерывного действия. Р.Я. Зенков И. И.Иванов. Москва.
«Машиностроение» 1987г.
Определение линейных параметров роторного экскаватора.
В.И.Сероштан. ЦНИИТЭИ «Огнеупоруд». 1965г. 1 1 .Справочник технолога машиностроителя. А.Г.Косиловой
Р.К.Мещерикова. Т-1 Т-2. Москва. «Машиностроение» 1986г. 12.Справочник молодого электросварщика. Э.К.Карамазов. Москва.
«Высшая школа » 1992г. 13.Механизация и автоматизация ПТРС работ. А.И. Головин.
Методические указания. Калуга. «КФ МГТУ» 1981г. 14.Анализ влияния различных факторов на производительность роторных экскаваторов. В.Pi Сероштан. Украина «ДонНИГРИ» 1970г.

Привод ленты отвального транспортера.dwg

Кронштейн поз.9 установить после установки
*Размер для справок.
отвального транспортера

козырёк.dwg