close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

369.694 Машины для земляных работ

код для вставкиСкачать
10
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Воронежский государственный
архитектурно-строительный университет Кафедра строительных и дорожных машин
имени доктора технических наук,
профессора Н. А. Ульянова МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
(раздел «ЭКСКАВАТОРЫ»)
Методические указания
к лабораторным и практическим занятиям
для студентов специальности 190205 «Подъемно-транспортные,
строительные, дорожные машины и оборудование»
и бакалавров техники и технологии направления
190100 «Наземные транспортные системы» Воронеж 2010
2
УДК 621.8 (07)
ББК 39.311-06-5я7
Составитель Ю. М. Бузин
Машины для землеройных работ (раздел «Экскаваторы») : метод.
указания к лаб. и практич. занятиям для студ. спец. 190205 и бакалаврам техн. и
технол. направл. 190100 / Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т.; сост.: Ю. М. Бузин. –
Воронеж, 2010. – 43 с.
Включают пять тем, которые служат основой для проведения лабораторных
и практических занятий.
Целью занятий является углубление и закрепление лекционного материала
по данному курсу и приобретение практических навыков по его использованию.
Предназначены для проведения лабораторных и практических занятий со
студентами специальности 190205 «Подъемно-транспортные, строительные,
дорожные машины и оборудование» и бакалаврами техники и технологии
190100 «Наземные транспортные системы».
Ил. 26. Табл. 6. Библиогр.: 4 назв.
УДК 621.8 (07)
ББК 39.311-06-5я7
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Воронежского государственного архитектурно-строительного университета
Рецензент – Ю. И. Калинин, канд. техн. наук,
доцент кафедры транспортных машин
Воронежского государственного архитектурно-строительного университета
3
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания позволяют более подробно изучить рабочий процесс, основные типы и общее устройство строительных экскаваторов, входящих в класс машин для земляных работ, а также приобрести навыки в расчётах
основных параметров рабочих органов этих машин.
Все пять тем связаны с лабораторными занятиями. Четвертая и пятая темы посвящены также и практическим занятиям. Расчеты выполняются для реальных моделей экскаваторов.
ТЕМА № 1. ИЗУЧЕНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА, ОБЩЕГО
УСТРОЙСТВА, ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ
И РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ОДНОКОВШОВЫХ
СТРОИТЕЛЬНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ
1.1. Цель работы
Целью работы является подробное изучение рабочего процесса, общего
устройства, исполнительных механизмов и рабочего оборудования канатных и
гидравлических одноковшовых строительных экскаваторов. При этом делается
акцент на их особенностях, различиях и основных направлениях развития. Данная тема оформляется как лабораторная работа.
1.2. Общие сведения по работе
Экскаватор – землеройная машина ковшового типа. Строительные экскаваторы предназначены для разработки грунтов до четвертой категории включительно.
1.2.1. Рабочий процесс
Спецификой рабочего процесса одноковшового экскаватора является его
цикличность. Рабочий цикл состоит из следующих последовательно выполняемых основных операций:
1) рыхление грунта и захват его ковшом (копание);
2) перемещение грунта в ковше к месту укладки путем поворотного движения рабочего оборудования;
3) выгрузка грунта из ковша в транспортное средство или в отвал путем
его раскрывания, поворота или опрокидывания;
4) возвратное движение рабочего оборудования в зону копания.
У экскаватора с рабочим оборудованием нижнего копания (обратная лопата и драглайн) помимо основных операций рабочий цикл включает дополнительные, связанные с подъемом рабочего оборудования выше уровня стояния
машины перед поворотом его на выгрузку и с опусканием его на дно траншеи
или выемки перед началом копания.
1.2.2. Общее устройство одноковшового экскаватора
Основными функциональными элементами экскаватора (рис. 1.1) являются:
1) ходовое оборудование, включающее нижнюю раму с движителем (гусеничным или пневмоколесным), верхнюю раму с опорно-поворотным устройством и привод;
4
2) поворотная платформа с силовой установкой, кабиной машиниста и
механизмами;
3) рабочее оборудование.
1.2.3. Механизмы одноковшового экскаватора
Основными исполнительными механизмами одноковшового экскаватора
являются:
1) ходовой механизм (механизм передвижения);
2) поворотный механизм;
3) механизмы управления рабочим оборудованием.
1.2.4. Рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов
Одноковшовый строительный экскаватор является универсальной землеройной машиной, поэтому в его комплектность входит основное и дополнительное сменное оборудование.
Основным рабочим оборудованием одноковшового канатного экскаватора являются прямая и обратная лопаты, драглайн, кран, грейфер. Первые три
типа рабочего оборудования – землеройные, причем главным из них является
прямая лопата, а последние два используют для погрузочно-разгрузочных работ со штучными грузами (кран) и сыпучими материалами (грейфер).
Основные типы рабочего оборудования гидравлического экскаватора –
обратная и прямая лопаты. Главный из них – обратная лопата.
1.2.4.1. Прямая лопата канатного экскаватора
Экскаватор с рабочим оборудованием прямая лопата (рис. 1.2) включает в
себя стрелу 1, рукоять 2, ковш 3. Механизмы управления рабочим оборудованием делятся на подъемный, напорный и стрелоподъемный. Подъемный механизм включает в себя полиспаст 5, лебедку 6 и служит для подъема ковша 3 в
процессе копания грунта. Напорный механизм 4 управляет движением рукояти 2,
регулируя в процессе копания толщину срезаемой стружки грунта. Стрелоподъемный механизм включает в себя полиспаст 7, лебедку 8 и служит для
управления стрелой 1, регулируя угол ее установки αс.
Процесс копания грунта осуществляется одновременной работой подъемного (Vп) и напорного (Vн) механизмов. Главным из них является подъемный. Стрела при копании грунта остается неподвижной, обеспечивая при заданном значении угла установки αс соответствующие параметры копания –
максимальные высоту Нк и радиус Rк.
1.2.4.2. Обратная лопата канатного экскаватора
Экскаватор с рабочим оборудованием обратная лопата (рис. 1.3) применяется для разработки грунта ниже уровня стояния машины – рытье траншей,
котлованов, выемок. Рабочее оборудование (рис. 1.3) включает в себя стрелу
1, рукоять 2, ковш 3 и дополнительную переднюю стойку 4. Механизмами
управления рабочим оборудованием являются тяговый, подъемный и механизм управления стойкой 4. Тяговый механизм включает в себя полиспаст 5,
лебедку 6 и служит для управления поворотом рукояти 2 с ковшом
5
3 относительно шарнира Ор в процессе копания грунта. Подъемный механизм
включает в себя полиспаст 7, лебедку 8 и служит для управления поворотом
стрелы 1 вместе с рукоятью и ковшом относительно шарнира Ос как в процессе копания грунта, так и при подъеме-опускании рабочего оборудования.
Стойка 4 при копании грунта остаётся неподвижной. Механизм управления
ею включает лебедку 10 и полиспаст 9.
Разработка грунта осуществляется работой тягового (Vт) и подъёмного
(Vп) механизмов.
Главными параметрами копания являются максимальная глубина копания
Нк и максимальный радиус копания Rкс на уровне стояния машины.
Рис. 1.1. Одноковшовый экскаватор:
а) с оборудованием прямая лопата; б) с оборудованием обратная лопата
7
6
Рис. 1.2. Кинематическая схема рабочего оборудования
прямая лопата канатного экскаватора
8
7
Рис. 1.3. Кинематическая схема рабочего оборудования
обратная лопата канатного экскаватора
9
8
Рис. 1.4. Кинематическая схема рабочего оборудования драглайн
9
Рис. 1.5. Кинематическая схема рабочего оборудования
прямая лопата гидравлического экскаватора
Рис. 1.6. Кинематическая схема рабочего оборудования
обратная лопата гидравлического экскаватора
1.2.4.3. Рабочее оборудование драглайн
Экскаватор с этим оборудованием (рис. 1.4), как и обратная лопата, применяется для разработки грунта ниже уровня стояния машины, но с большими
значениями Нк и Rкс.
Рабочее оборудование (рис. 1.4) включает в себя решетчатую стрелу 1,
ковш с упряжью 2, блочно-роликовое направляющее устройство (наводку)
5 для строгого наведения тягового каната 3 на барабан тяговой лебедки 6.
10
Механизмами управления рабочим оборудованием являются тяговый,
подъемный и стрелоподъемный. Тяговый механизм включает в себя лебедку 6,
канат 3 и непосредственно обеспечивает процесс копания грунта путем протягивания ковша по откосу забоя. Подъемный механизм включает в себя лебедку
7, канат 4 и совместно с тяговым обеспечивает подтягивание ковша вдоль стрелы к головным блокам для выгрузки грунта и заброса ковша для копания. Стрелоподъемный механизм управляет стрелой и включает в себя лебедку 9 и полиспаст 8. Разработка грунта осуществляется работой тягового (Vт) механизма путём протягивания ковша по откосу забоя.
1.2.4.4. Прямая и обратная лопаты гидравлического экскаватора
Области применения те же, что и у канатного экскаватора. Рабочее оборудование прямая (рис. 1.5) и обратная (рис. 1.6) лопаты включают в себя стрелу 1, рукоять 2, ковш 3. Управление поворотом стрелы, рукояти и ковша осуществляется с помощью соответствующих гидроцилиндров 4, 5, 6. В приводе
поворота ковша этих оборудований используется рычажно-шарнирный передаточный механизм 7, состоящий из коромысла и шатуна.
1.3. Порядок проведения работы
При выполнении работы используются учебные кинофильмы, плакаты,
диафильмы и литературные источники [1, 2, 3].
Порядок проведения работы следующий:
1. По кинофильму изучить рабочий процесс одноковшового экскаватора
с различными видами сменного рабочего оборудования.
2. По плакатам и диафильмам изучить общее устройство одноковшовых канатных и гидравлических экскаваторов, их механизмы и рабочее оборудование.
3. Вычертить принципиальные схемы экскаваторов с основными видами
землеройного рабочего оборудования.
1.4. Форма отчёта
Лабораторная работа № 1
Изучение рабочего процесса, общего устройства, исполнительных механизмов и рабочего оборудования одноковшовых строительных экскаваторов.
1.1. Рабочий процесс одноковшового экскаватора
1.2. Общее устройство одноковшового экскаватора
1.3. Основные исполнительные механизмы одноковшового экскаватора
1.4. Рабочее оборудование одноковшового экскаватора
1.4.1. Прямая лопата канатного экскаватора
1.4.2. Обратная лопата канатного экскаватора
1.4.3. Рабочее оборудование драглайн
1.4.4. Прямая и обратная лопаты гидравлического экскаватора
11
ТЕМА № 2. ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ СХЕМ ПРИВОДОВ
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ И ГИДРАВЛИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ ОДНОКОВШОВЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ
2.1. Цель работы
Целью работы является изучение структурных схем приводов исполнительных механизмов и гидравлического оборудования одноковшовых строительных экскаваторов. Данная тема оформляется как лабораторная работа.
2.2. Общие сведения по работе
2.2.1. Структурные схемы приводов исполнительных механизмов
Структурная схема определяется типом привода экскаватора (одно- или
многомоторный), но обязательно включает следующие элементы – источник
механической энергии (двигатель), передаточные механизмы (трансмиссию) и
механизмы управления (муфты, тормоза).
2.2.1.1. Структурная схема привода исполнительных механизмов
одномоторного экскаватора
Данный тип привода используется только у канатных экскаваторов. Его обязательными элементами являются (рис. 2.1): двигатель «Д»; главный редуктор
«ГР», обслуживающий работу всех исполнительных механизмов; реверсивный
механизм «РМ», необходимый для нормального функционирования ходового
«ХМ» и поворотного «ПовМ» исполнительных механизмов. В качестве механизмов управления рабочим оборудованием «МУРО» у канатного экскаватора могут
быть подъемный «ПодМ», стрелоподьемный «СподМ», напорный «НМ» (у прямой лопаты) или тяговый «ТМ» (у обратной лопаты и драглайна).
Управление работой исполнительных механизмов от одного силового двигателя осуществляется с помощью управляемых муфт (кулачковых, зубчатых,
фрикционных) и тормозов.
РМ
Д
ГР
ХМ
Пов
МУРО
ПодМ
СподМ
НМ-ТМ
Рис. 2.1. Структурная схема привода исполнительных механизмов
одномоторного экскаватора
12
2.2.1.2. Структурная схема привода исполнительных механизмов
многомоторного экскаватора
Схема многомоторного привода исполнительных механизмов используется на всех гидравлических экскаваторах и на некоторых канатных.
В качестве приводных двигателей «Д» (рис. 2.2) используются реверсивные электродвигатели у канатных экскаваторов или реверсивные гидродвигатели (гидромоторы и гидроцилиндры) у гидравлических экскаваторов.
В качестве передаточных механизмов «ПМ» применяются открытые или
закрытые (в виде редукторов) различные механические передачи.
Д
ПМ
ИМ
ХМ
ПовМ
МУРО
Рис. 2.2. Структурная схема привода исполнительных механизмов
многомоторного экскаватора
Привод элементов рабочего оборудования (ковша, рукояти, стрелы) у
гидравлических экскаваторов осуществляется с помощью гидроцилиндров.
2.2.2. Гидрооборудование одноковшового гидравлического экскаватора
Гидрооборудование экскаватора можно разделить на следующие группы:
силовое, аппаратуру управления и вспомогательное.
К силовому оборудованию относятся:
1) насосы;
2) гидродвигатели – гидромоторы и гидроцилиндры.
К аппаратуре управления относятся:
1) регулирующие устройства (для регулирования давления – предохранительные и редукционные клапаны; для регулирования направления потока обратные клапаны; для регулирования расхода жидкости – дроссели);
2) распределительные устройства (гидрораспределители) для управления
потоком рабочей жидкости.
Вспомогательное гидрооборудование включает: гидробаки, фильтры, охладители, трубопроводы (жесткие и гибкие РВД – рукава высокого давления).
В качестве рабочих жидкостей применяются: масло веретенное АУ (от 40° С до +80° С), масло индустриальное ИС-30 (от +5° С до +50° С) и другие
марки масел.
2.3. Порядок проведения работы
При выполнении работы используются учебные плакаты, гидравлический
стенд, макеты и литературные источники [1,2,3].
Порядок проведения работы следующий:
13
1. По плакатам изучить структурные схемы привода исполнительных механизмов одноковшовых экскаваторов.
2. По плакатам и стенду изучить элементы гидрооборудования одноковшовых гидравлических экскаваторов.
2.4. Форма отчета
Лабораторная работа № 2
Изучение структурных схем привода исполнительных механизмов и гидравлического оборудования одноковшовых строительных экскаваторов.
2.1. Структурные схемы приводов исполнительных механизмов экскаваторов
2.2. Гидрооборудование одноковшового гидравлического экскаватора
ТЕМА № 3. ИЗУЧЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ
И ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СХЕМ ПРИВОДОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ
МЕХАНИЗМОВ ОДНОКОВШОВЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ
ЭКСКАВАТОРОВ И РАСЧЕТ ПО НИМ СКОРОСТЕЙ
И УСИЛИЙ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
3.1. Цель работы
Целью работы является дальнейшее углубленное изучение кинематических и гидравлических схем привода исполнительных механизмов одноковшовых экскаваторов и выработка навыков расчета по ним скоростей и усилий исполнительных механизмов. Данная тема оформляется как лабораторная работа № 3 и
как практическое занятие.
3.2. Кинематические схемы приводов исполнительных механизмов канатных экскаваторов
Кинематическая схема одномоторного канатного экскаватора Э0-5116 с
прямой лопатой приведена на рис. 3.1.
Кинематические схемы подъемного и тягового механизмов экскаватора с
оборудованием обратная лопата и драглайн – соответственно на рис. 3.2 и 3.3.
Характеристики зубчатых колес, звездочек цепных передач и барабанов
лебедок приведены в табл. 3.1, 3.2, 3.3.
Таблица 3.1.
Параметры
Число зубьев
(z)
Модуль (m),
мм
Характеристика зубчатых колес
Позиция по рис. 3.1, 3.2, 3.3
3 4 5 9 10 14к 14ц 15 16 17 18
20 91 87 63 15 25 34 14 34 82 13
19
20
28 29
18 -
10 10 10 10 22
24
14 14
22
18
18
18
18
24
14
Рис. 3.1. Кинематическая схема экскаватора ЭО-5116 с прямой лопатой:
А, Б, В, Г, Д, Е – цепные передачи;
I…ХII – валы
15
Рис. 3.2. Кинематическая схема подъемного и тягового
механизмов экскаватора ЭО-5116
с оборудованием обратная лопата:
а – блок на передней стойке;
в – коуш на передней стойке;
с – блок рукояти;
d – блок ковша;
е – коуш на стреле;
f – блок на стреле
16
Рис. 3.3. Кинематическая схема подъемного и тягового механизмов
экскаватора ЭО-5116 с оборудованием драглайн:
а – головные блоки стрелы;
в – подъемный канат;
с – тяговый канат;
d – к подвеске ковша;
е – к ковшу
Таблица 3.2.
Параметры
Характеристика звездочек цепных передач
Позиция по рис. 3.1, 3.2, 3.3
1
2
6
7
11
13
20
21
17
79
13
16
32
13
9
18
25
13
26
7
27
19
Число зубьев
(z)
Шаг (t),
25,4 25,4 78,1 78,1 78,1 78,1 103,3 103,3 78,1 78,1 78,1
мм
17
Таблица 3.3.
Характеристика барабанов лебедок
Позиция
по рис.
3.1, 3.2,
3.3
11
23
22
8
24
Наименование барабана
Для подъема стрелы прямой лопаты и драглайна
Для подъема передней стойки обратной лопаты
Для подъема крюка крана
Для замыкания грейфера
Для подъема ковша прямой лопаты или ковша драглайна,
для подъема стрелы обратной лопаты
Для подтягивания ковша драглайна или ковша обратной
лопаты
Диаметр
(по дну
канавки),
мм
420
410
480
510
550
Значения к. п. д. механических передач приведены в табл. 3.4.
Таблица 3.4
Значения к. п. д. механических передач (без учета потерь в подшипниках),
подшипников и блоков полиспаста.
Тип передачи
В масляной ванне
Открытая
Зубчатая передача цилиндриче0,95 – 0,97
0,92 – 0,94
скими колесами
Зубчатая передача
0,94 – 0,97
0,91 – 0,94
коническими колесами
Цепная передача
0,95 – 0,97
0,9 – 0,93
к
Канатно-блочная
ηпол=ηбл , где ηбл – к. п. д. блока с канатом;
(полиспастная) передача при
К – число рабочих блоков полиспаста
кратности до 4-х
Пара подшипников качения
0,99 – 0,995
Пара подшипников скольжения
0,98 – 0,985
Блок полиспаста на
0,99
подшипниках качения
Блок полиспаста на
0,96
подшипниках скольжения
Подъемный, стрелоподъемный и тяговый механизмы включают в себя
лебедку и канатный полиспаст.
Напорный механизм используется для управления движением рукояти
прямой лопаты и может быть:
1) по способу передачи движения на рукоять – зубчато-реечный (кремальерный) и канатно-блочный;
18
2) по схеме передачи мощности – независимый (рис. 3.4), зависимый и
комбинированный (рис. 3 . 5 ) .
При независимой схеме напора подъем ковша (VП) и напор рукояти (VН)
осуществляются независимо друг от друга.
По схеме комбинированного напора (рис. 3.5) одновременно с подъемом
ковша осуществляется напорное движение рукояти (зависимый напор) и при
включении звездочки 9 начинает действовать с помощью цепных передач ветвь
независимого напора. Если ветвь независимого напора отключена, то привод
напорного механизма работает по схеме зависимого.
3.3. Расчет скоростей и усилий механизмов управления рабочим
оборудованием одноковшового канатного экскаватора
3.3.1. Определить скорость Vп и усилие Рп подъема ковша прямой
лопаты с независимым напором (по кинематической схеме на рис. 3.1)
Исходные данные:
 мощность двигателя – Nдв, кВт;
 частота вращения вала двигателя – nдв, мин-1;
 угловая скорость – ωдв, с-1;
 диаметр подъемного барабана – Dбп, м;
 число зубьев звездочек и зубчатых колес – z1, z2, z3,...;
 к. п. д. цепной передачи – ηцп, зубчатой – ηзп, пары подшипников – ηподш;
 кратность подъемного полиспаста – n, число рабочих блоков полиспаста –
к; к. п. д. блока – ηбл.
Рис. 3.4. Кинематическая схема независимого напорного механизма:
1 – напорный механизм;
2 – звездочка (барабан) привода напора;
3 – цепная передача;
4 – подъемный барабан
19
Рис. 3.5. Кинематическая схема комбинированного напорного механизма:
1 – подъемный барабан;
2 – подъемный канат;
3 – головные блоки стрелы;
4 – ковшовый блок;
5 – напорный барабан-звездочка;
6 – напорные (кремальерные) шестерни;
7 – промежуточная двойная звездочка на оси пяты стрелы;
8 – звездочка привода возврата рукояти;
9 – звездочка привода независимого напора;
10 – цепные передачи;
11 – рукоять (двухбалочная)
Порядок расчета.
1. Определение передаточного числа привода лебедки подъемного механизма:
2. Определение к. п. д. привода лебедки:
ηлп=ηцп ηзп η3подш.
3. Определение максимальной мощности (по двигателю), подводимой к
барабану подъемной лебедки:
Nбпmax=Nдв ηлп, (кВт).
4. Определение угловой скорости вращения подъемного барабана:
ωбп=
, (c-1).
20
5. Определение скорости движения подъемного каната:
Vкп=ωбп
, (с-1).
6. Определение скорости подъема ковша:
, (м/с).
7. Определение максимальной мощности (по двигателю), передаваемой
подъемным механизмом на блок ковша:
Nпmax=Nбпmax ηпол, (кВт),
где ηпол – к. п. д. подъемного полиспаста (ηпол=ηкбл).
8. Определение максимального усилия подъема ковша (по двигателю):
, (кН).
3.3.2. Определить скорость Vн и усилие Рн независимого напора
прямой лопаты (по кинематической схеме на рис. 3.1)
Исходные данные:
Nдв, nдв, ωдв, z1, z2, z3, z4, z13, z25, z27, z28, m28, ηцп, ηзп, ηподш.
Порядок расчета.
1. Определение передаточного числа привода напорного механизма:
2. Определение к. п. д. привода напорного механизма:
3. Определение угловой скорости вращения напорного вала:
4. Определение скорости напора:
, (м/с),
где d28 – диаметр начальной (делительной) окружности напорной шестерни (d28=z28 m28, где m28 – модуль, м).
5. Определение максимальной мощности, подводимой к напорному валу
от двигателя (в этом случае работает только напорный механизм и вся мощность Nдв реализуется на его привод):
6. Определение максимального напорного усилия (по двигателю):
21
3.4. Гидравлическая схема привода исполнительных механизмов
гидравлического экскаватора
Принципиальная схема привода гидродвигателей (гидроцилиндра и гидромотора) исполнительных механизмов одноковшового гидравлического экскаватора приведена на рис. 3.6.
3.5. Расчет скоростей и усилий механизмов управления рабочим
оборудованием одноковшового гидравлического экскаватора
Управление рабочим оборудованием одноковшового гидравлического
экскаватора осуществляется с помощью гидроцилиндров поворота ковша, рукояти и стрелы. Поэтому предметом данной задачи является определение скорости движения штока цилиндра Vшц и усилия на нем Ршц при управлении соответствующим элементом рабочего оборудования (ковшом, рукоятью или стрелой) по схеме на рис. 3.7.
Исходные данные:
 частота вращения двигателя привода насоса – nдв, мин-1;
 передаточное число редуктора привода насоса – iрн;
 давление, развиваемое насосом – pн, МПа;
 постоянная насоса – qн, см3/об;
 объемный к. п. д. насоса – ηоб. н.;
 диаметр поршня гидроцилиндра – dпц, м;
 количество гидроцилиндров – n;
 суммарные потери давления в гидросистеме – ∆pΣ, МПа;
 суммарный объемный к. п. д. гидросистемы – ηоб.Σ.
Порядок расчета.
1. Определение производительности гидронасоса:
где nн – частота вращения вала насоса (
).
2. Определение давления рабочей жидкости в гидроцилиндрах:
3. Определение величины подачи рабочей жидкости в гидроцилиндры:
4. Определение площади поршня гидроцилиндра:
5. Определение скорости движения штоков гидроцилиндров:
6. Определение суммарного усилия на штоках гидроцилиндров:
22
Рис. 3.6. Принципиальная однопоточная схема гидропривода
с групповым питанием гидродвигателей:
1 – бак; 2 – фильтр; 3 – насос; 4 – манометр; 5 – охладитель;
6 – распределитель 3/2; 7 – редукционный клапан; 8 – обратный клапан;
9 – распределитель 5/3; 10 – предохранительный клапан;
11 – гидроцилиндр; 12 – гидромотор; 13 – трубопроводы
23
Рис. 3.7. Принципиальная схема привода гидродвигателей
исполнительных механизмов гидравлического экскаватора
(условные обозначения см. на рис. 3.6)
24
3.6. Порядок проведения темы
При выполнении данной темы используются учебные плакаты и литературные источники.
Порядок выполнения темы следующий:
1. Изучить кинематическую схему экскаватора ЭО-5116 (рис. 3.1, 3.2, 3.3)
и кинематические схемы привода напорных механизмов канатного экскаватора
с рабочим оборудованием прямая лопата (рис. 3.4, 3.5).
2. По заданию преподавателя произвести расчет механизма управления
рабочим оборудованием экскаватора ЭО-5116 согласно методике, изложенной в
п. 3.3, с использованием справочных данных (табл. 3.1, 3.2, 3.3, 3.4).
3. По плакатам и рис. 3.6 изучить гидравлическую схему и элементы гидрооборудования одноковшового гидравлического экскаватора.
4. По заданию преподавателя с использованием расчетной схемы на рис.
3.7 в соответствие с методикой, изложенной в п. 3.5 произвести расчет скоростей
и усилий гидроцилиндров управления рабочим оборудованием экскаватора.
3.7. Форма отчета по лабораторной работе
Лабораторная работа № 3
Изучение кинематических и гидравлических схем приводов исполнительных механизмов одноковшовых строительных экскаваторов
3.1. Структурная схема привода исполнительных механизмов экскаватора
ЭО-5116
3.2. Кинематическая схема привода одного из исполнительных механизмов экскаватора ЭО-5116
3.3. Типовая схема гидропривода с групповым питанием гидродвигателей
исполнительных механизмов одноковшового гидравлического экскаватора
ТЕМА № 4. ИЗУЧЕНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА,
ОСНОВНЫХ ТИПОВ, ОБЩЕГО УСТРОЙСТВА, ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ
МЕХАНИЗМОВ И РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ
ЭКСКАВАТОРОВ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
4.1. Цель работы
Целью работы является подробное изучение рабочего процесса строительных экскаваторов непрерывного действия: основных типов, общего устройства, устройства исполнительных механизмов и их рабочего оборудования.
Данная тема оформляется как лабораторная работа.
4.2. Общие сведения по работе
4.2.1. Рабочий процесс экскаваторов непрерывного действия
Спецификой рабочего процесса экскаваторов этого класса является его
непрерывность, которая обеспечивается многоковшовым типом рабочего органа и переносным движением рабочего органа путем перемещения машины или
25
поворотом роторной стрелы. Одновременно с разработкой грунта осуществляется его транспортирование в отвал или транспортное средство.
4.2.2. Основные типы экскаваторов непрерывного действия
По типу рабочего органа экскаваторы бывают цепные и роторные. По характеру движения рабочего органа относительно направления перемещения
машины они подразделяются на следующие типы:
1) экскаваторы продольного копания (траншейные) – цепные ЭТР (рис.
4.1, 4.2) и роторные ЭТР (рис. 4.3);
2) экскаваторы поперечного копания ЭМ (рис. 4.4), имеющие цепной рабочий орган;
3) экскаваторы радиального копания ЭР (рис. 4.5), имеющие роторный
рабочий орган.
4.2.3. Общее устройство
Экскаваторы непрерывного действия состоят из следующих основных
функциональных элементов:
1) ходового оборудования, как правило, гусеничного типа;
2) рамы (у ЭТЦ, ЭТР и ЭМ) или поворотной платформы (у ЭР) с силовой
установкой, кабиной машиниста и механизмами;
3) рабочего оборудования многоковшового типа цепного или роторного.
4.2.4. Исполнительные механизмы
Основными исполнительными механизмами экскаваторов непрерывного
действия являются:
1) механизм передвижения машины;
2) механизм привода рабочего органа;
3) механизм подъема - опускания рабочего органа;
4) механизм привода устройства для транспортирования грунта;
5) механизм поворота платформы с рабочим органом (только у ЭР).
У экскаваторов типа ЭТ и ЭМ разработка грунта обеспечивается одновременной работой механизмов привода рабочего органа, передвижения машины и
привода транспортирующего устройства. У экскаваторов типа ЭР радиальное копание осуществляется совмещенной работой механизмов привода ротора, поворота стрелы и транспортирующего устройства. В качестве основного транспортирующего средства у экскаваторов непрерывного действия используются, как правило, ленточные конвейеры. Иногда их дополняют барабанными метателями.
С помощью механизма подъема-опускания рабочего органа (канатноблочного или гидравлического) у экскаваторов типа ЭТ осуществляется перевод рабочего органа из транспортного положения в рабочее и наоборот, а также
установка нужной глубины траншеи. У экскаваторов типа ЭМ этот механизм
регулирует величину подачи на забой, т. е. толщину срезаемой стружки грунта.
У экскаваторов типа ЭР с помощью этого механизма осуществляется переход с
одного уступа разработки грунта на другой.
26
26
Рис. 4.1. Экскаватор ЭТЦ-165:
1 – рама; 2 – рабочий орган; 3 – редуктор привода; 4 – приводной вал;
5 – гидромеханический ходоуменьшитель; 6 – трактор МТЗ-82;
7 – гидросистема; 8 – бульдозер
27
27
Рис. 4.2. Экскаватор ЭТЦ-252А:
1 – силовая установка; 2 – кабина; 3 – гидросистема; 4 – трансмиссия;
5 – механизм подъема и опускания рабочего органа;
6 – конвейер; 7 – лоток; 8 – рабочий орган
28
28
Рис. 4.3. Экскаватор ЭТР-223:
1 – тягач; 2,3,4 – механизмы подъема-опускания рабочего органа;
5 – привод ротора; 6 – рабочий орган (ротор); 7 – зачистное устройство; 8 – конвейер
29
29
Рис. 4.4. Экскаватор ЭМ-302:
1,3 – планирующие звенья; 2,5 – нижняя и верхняя ковшовые рамы;
4 – стойка; 6 – привод ковшовой цепи; 7 – отвальный конвейер; 8 – нижняя платформа;
9 – механизм передвижения; 10 – кабельный барабан
30
30
Рис. 4.5. Роторный стреловой экскаватор ЭР-1001:
1 – ротор; 2 – стрела; 3 – гидроцилиндр подъема стрелы;
4 – приемный конвейер; 5 – механизм привода ротора; 6 – пилон;
7 – гусеничный ход; 8 – опорно-поворотное устройство; 9 – поворотная платформа; 10 – механизм поворота
платформы; 11,13 – нижняя и верхняя секции отвального конвейера; 12 – дизель-генераторная станция;
14,15 – механизмы подъема и поворота отвального конвейера
31
4.3. Порядок проведения работы
При выполнении работы используются учебные кинофильмы, диафильмы
и литературные источники [1,2,3,4].
Порядок проведения работы следующий:
1) по кинофильму изучить рабочий процесс экскаваторов непрерывного
действия;
2) по диафильмам изучить основные типы экскаваторов непрерывного
действия, их общее устройство, типы рабочих органов, устройство исполнительных механизмов.
4.4. Форма отчета
Лабораторная работа № 4
Изучение рабочего процесса, основных типов, общего устройства,
исполнительных механизмов и рабочего оборудования строительных
экскаваторов непрерывного действия
4.1. Рабочий процесс экскаваторов непрерывного действия
4.2. Основные типы экскаваторов непрерывного действия
4.3. Общее устройство
4.4. Исполнительные механизмы
ТЕМА № 5. ИЗУЧЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ СХЕМ ПРИВОДОВ
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ
ЭКСКАВАТОРОВ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ И РАСЧЕТ
ПО НИМ СКОРОСТЕЙ И УСИЛИЙ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
5.1. Цель работы
Целью работы является изучение кинематических схем строительных экскаваторов непрерывного действия типов ЭТ, ЭМ, ЭР с различными видами
приводов (одномоторные и многомоторные), а также выработка навыков расчета по ним скоростей и усилий исполнительных механизмов. Данная тема
оформляется как лабораторная работа № 5 и как практическое занятие.
5.2. Кинематические схемы
Структура кинематических схем определяется типом привода экскаватора –
одномоторный или многомоторный – включает в себя двигатель или группу
двигателей, передаточный механизм, состоящий из комбинации различных типов механических передач, гидравлических передач, электрических и комбинированных, а также элементов управления ими в виде муфт, тормозов и аппаратуры управления.
32
Кинематические схемы основных типов строительных экскаваторов непрерывного действия представлены на рис.5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5.
5.3. Расчет скоростей и усилий исполнительных механизмов экскаваторов непрерывного действия (на примере ЭТР-162А, рис. 5.6)
Роторный траншейный экскаватор ЭТР-162А предназначен для рытья
траншей глубиной Н = 1,6 м и шириной В = 0,8 м в грунтах до 4-й категории
включительно, а также в грунтах сезонного промерзания с глубиной промерзания до 0,7 м.
Рабочее оборудование роторного типа является полуприцепным к базовому тягачу мощностью Nдв. н. = 66 кВт при nдв. н. = 1750 мин-1.
Кинематическая схема привода ротора и транспортера представлена
на рис. 5.6.
Вал 1 редуктора отбора мощности непосредственно соединяется с валом
двигателя, т. е. n1 = nдв. В процессе копания грунта мощность двигателя Nдв. затрачивается на привод ротора Nдв. р., привод ленточного конвейера (транспортера) Nдв. тр. и на передвижение экскаватора Nдв. пер.. Таким образом,
Соотношения названных составляющих мощности будут определяться
категорией разрабатываемого грунта, а именно коэффициентом удельного сопротивления грунта копанию Kкоп (табл. 5.1).
Таблица 5.1
Распределение мощности двигателя экскаватора ЭТР-162А на привод
исполнительных механизмов в зависимости от категории грунта
Ккоп, МПа
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.75
1.0
1.5
2.0
3.0
4.0
5.0
Nдв. р., кВт
36.3
43.6
46.9
49.5
50.6
53.3
54.2
55.8
56.2
56.4
56.8
57.2
Nдв. тр., кВт
18.4
13.1
10.2
8.5
7.4
5.7
4.7
3.7
3.2
2.6
2.4
2.2
Nдв. пер., кВт
6.3
4.7
3.7
3.1
2.6
1.9
1.5
1.0
0.8
0.5
0.4
0.4
Nдв, кВт
61.0
61.4
60.8
61.1
60.6
60.9
60.4
60.5
60.2
59.5
59.6
59.8
33
33
Рис. 5.1. Кинематическая схема экскаватора ЭТЦ-252:
1, 2 – насосы; 3, 4 – гидромоторы; 5 – звездочка; 6 – направляющие колеса
34
34
Рис. 5.2. Кинематическая схема экскаватора ЭТР-223
35
36
35
Рис. 5.3. Кинематическая схема экскаватора ЭТР-253А:
1 – дизель-двигатель В-30Б; 2 – раздаточный редуктор; 3 – планетарный механизм поворота;
4 – бортовая передача; 5 – ведущее колесо трактора; 6 – насос; 7 – генератор; 8 – транспортер;
9 – электродвигатель привода транспортера; 10 – ротор; 11 – электродвигатель привода ротора
36
36
Рис. 5.4. Кинематическая схема экскаватора ЭМ-201А:
1, 2 – полиспасты подъема ковшовой рамы; редукторы: 3, 7 – червячные,
5 – механизма подъема ковшовой рамы, 12 – привода хода,
18 – привода рабочей цепи; 4, 8, 19 – электродвигатели; 9, 10 – муфты; 13 – фрикционная муфта;
14 – ходовое колесо; 16 – кабельный барабан; 20 – муфта предельного момента
37
37
39
Рис. 5.5. Кинематическая схема механизмов экскаватора ЭР-1001:
приводы: I – ротора, II – конвейеров, III – поворота платформы,
IV - гусеничного хода, V – поворота отвального конвейера,
5.4. Кинематическая
схема
ЭМ-201А:
VI – подъема Рис.
отвального
конвейера; 1, 11,
13, экскаватора
17, 21, 24 – электродвигатели;
1, 2 – полиспасты
подъема
ковшовой
рамы; 4редукторы:
3, 7вал;
– червячные,
2 – коробка
передач;
3 – шарнир;
– карданный
5 –редукторы:
механизма 5,
подъема
ковшовой7,рамы,
– привода хода,
8 – конические;
12, 1512
– планетарные;
18 –19,
привода
цепи; 4, 8, 1922,
– электродвигатели;
10 – муфты;
13 – фрикционная
14,
20 и 23рабочей
– цилиндрические;
25 – червячные; 6 –9,муфта
предельного
момента; 9 –муфта;
ротор;
14 – ходовое
колесо;
16
–
кабельный
барабан;
20
–
муфта
предельного
момента
10 – дисковый питатель; 16, 18 – тормоза; 26 – винтовой механизм
38
38
Рис. 5.6. Кинематическая схема привода ротора и транспортера экскаватора ЭТР-162А:
1 – редуктор отбора мощности; 2 – раздаточный редуктор;
3 – редуктор транспортера; 4 – ротор; 5 – транспортер
39
39
Рис. 5.6. Кинематическая схема привода ротора и транспортера экскаватора ЭТР-162А:
1 – редуктор отбора мощности; 2 – раздаточный редуктор;
3 – редуктор транспортера; 4 – ротор; 5 – транспортер
40
Механизм передвижения имеет семь рабочих скоростей от 150,9 м/ч до
317,8 м/ч.
Характеристика шестерен и звездочек механизмов привода ротора и
транспортера приведена в табл. 5.2
Таблица 5.2
Характеристика шестерен и звездочек экскаватора
ЭТР-162А по схеме на рис. 5.6
z
z33
z34
z35
z36
z37
z38
z39
z40
z41
z42
z43
z44
z45
z46
z47
Число зубьев
27
27
27
Модуль или шаг, мм
6
6
6
i=6.67
12
17
40
32
12
84
29
12
28
15
28
50.6
50.6
50.6
50.6
22
22
25.4
25.4
8
8
8
Диаметр ротора по зубьям ковшей Dр = 2,9 м, диаметр ведущего барабана
транспортера Dб = 0,21 м.
Привод ротора 4 (рис. 5.6) включает в себя: редуктор отбора мощности
1 с к. п. д. ηр. о. м.=0,96 и передаточным числом ; i p.o. м. 
z35
; карданную передачу
z34
III с к. п. д. ηкард=0,999; раздаточный редуктор 2 (задний мост грузового автомобиля) с к. п. д. ηр. р.=0,96 и передаточным числом iр. р.=6,67; двойную открытую
цепную передачу с к. п. д. ηц. п.=0,91 и передаточным числом
и
двойную реечную передачу z41-z42 с к. п. д. ηр. п.=0,95 и передаточным числом
.
Привод транспортера 5 (ленточного конвейера) включает в себя: редуктор
отбора мощности 1; карданную передачу III; раздаточный редуктор 2; двойную
открытую цепную передачу z37-z38-z39-z40; редуктор привода транспортера 3 с
к. п. д. ηр. тр.=0,96 и передаточным числом
и открытую цепную передачу z43-z44 с к. п. д. ηцп=0,91 и передаточным числом
.
41
5.3.1. Расчет окружной скорости ротора Vр и крутящего
момента на его оси Мp
Порядок выполнения расчета:
1) определение передаточного числа привода ротора:
2) определение к. п. д. привода ротора:
где ηрот – к. п. д. ротора, ηрот=0,8;
3) определение угловой скорости вращения ротора:
4) определение окружной скорости на зубьях ротора:
;
5) определение мощности, подводимой к ротору для копания грунта и для
подъема его ковшами до точки выгрузки:
6) определение величины крутящего момента на роторе в процессе копания:
5.3.2. Расчет скорости ленты конвейера Vл и ее тягового усилия Рл
Порядок выполнения расчета:
1) определение передаточного числа привода транспортера:
2) определение к. п. д. привода транспортера:
3) определение скорости ленты транспортера (коэффициент проскальзывания ленты на барабане принимаем ε=0):
4) определение мощности, подводимой к ведущему барабану транспортера:
42
5) определение тягового усилия ленты транспортера при перемещении грунта:
5.3. Порядок проведения работы
При выполнении работы используются литературные источники [2,3,4].
Порядок проведения работы следующий.
1. Изучить кинематические схемы основных типов экскаваторов непрерывного действия – ЭТЦ, ЭТР, ЭМ, ЭР.
2. По кинематической схеме экскаватора ЭТР-162А (рис. 5.6.) произвести
расчет скоростей и усилий заданных преподавателем исполнительных механизмов при разработке грунта с заданным ккоп.
5.4. Форма отчета
Лабораторная работа № 5.
Изучение кинематических схем приводов исполнительных механизмов
строительных экскаваторов непрерывного действия
5.1. Описание кинематических схем строительных экскаваторов непрерывного действия ЭТЦ-252, ЭТР-223, ЭТР-253А, ЭМ-201А, ЭР-1001
5.2. Кинематическая схема привода ротора и транспортера экскаватора
ЭТР-162А
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Машины для землеройных работ: учеб. для вузов / Под общ. ред. Д. П.
Волкова. – М.: Машиностроение, 1992. – 448 с.
2. Машины для землеройных работ: учеб. для вузов / Под общ. ред. Н. Г.
Гаркави. – М.: Высшая школа, 1982. – 335 с.
3. Строительные машины: справочник: в 2т. Т.1. Машины для строительства
промышленных, гражданских сооружений и дорог/ Под общ. ред. Э. Н. Кузина. –
М.: Машиностроение, 1991. – 496 с.
4. Экскаваторы непрерывного действия/З. Е. Гарбузов и др. – М.: Высшая
школа, 1980. – 303 с.
43
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………………………………………………………………………..
Тема № 1. Изучение рабочего процесса, общего устройства,
исполнительных механизмов и рабочего оборудования
одноковшовых строительных экскаваторов…………………………………....
Тема № 2. Изучение структурных схем приводов исполнительных
механизмов и гидравлического оборудования
одноковшовых строительных экскаваторов……………………………………
Тема № 3. Изучение кинематических и гидравлических схем приводов
исполнительных механизмов одноковшовых строительных экскаваторов
расчет по ним скоростей и усилий рабочего оборудования……………...........
Тема № 4. Изучение рабочего процесса, основных типов, общего
устройства, исполнительных механизмов и рабочего оборудования
строительных экскаваторов непрерывного действия………………………….
Тема № 5. Изучение кинематических схем приводов исполнительных
механизмов строительных экскаваторов непрерывного действия
и расчет по ним скоростей и усилий рабочего оборудования………………...
Библиографический список……………………………………………………...
3
3
11
13
24
31
43
МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
(раздел «ЭКСКАВАТОРЫ»)
Методические указания
к лабораторным и практическим занятиям
для студентов специальности 190205 «Подъемно-транспортные,
строительные, дорожные машины и оборудование»
и бакалавров техники и технологии направления
190100 «Наземные транспортные системы» Составитель: канд. техн. наук, доц. Юрий Михайлович Бузин
Подписано в печать 13.04.10. Формат 60х80 1/16. Уч.-изд. л. 2,6.
Усл.-печ. л. 2,7. Бумага писчая. Тираж 150 экз.
____________________________________________________________
Отпечатано: отдел оперативный полиграфии ВГАСУ
394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
7
Размер файла
5 155 Кб
Теги
земляных, 369, 694, работа, машина
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа