Определение максимального подъемного и напорного усилий при работе экскаватора ЭКГ-10

                                           Исходные данные                   

Экскаватор ЭКГ-10

Категория пород по трудности разработки: скальные породы -I .

Коэффициент наполнения ковша: К_н = 1,3.

Коэффициент разрыхления: К_р = 1,2.

Удельное сопротивление породы копанию: К_F = 0,1

Средний диаметр куска: d_ср = 40 см.

1. Определение толщины стружки

Толщина стружки t определяется как:

                                                         (1)

где Е – вместимость ковша, м³;

       b – ширина ковша, м;

        – высота копания, м;

        – коэффициент рыхления.

Ширина ковша определяется по эмпирической формуле:

                                                                                             (2)

2. Определение необходимого усилия копания

                                                                                  (3)

где  – удельное сопротивление породы копанию, МПа.

3. Определение максимального подъемного усилия

Максимальное подъемное усилие определяется исходя из суммарного стопорного (максимального) момента всех двигателей подъемной лебедки. Стопорный момент двигателя задается его механической характеристикой.

Стопорный момент можно определить как:

                                                                                        (4)

где N – номинальная суммарная мощность электродвигателей подъемной   

             лебедки, кВт;

      n – номинальная частота вращения, с^-1;

      К – отношение М_ст/М_н. К=2,2-2,4.

Максимальное подъемное усилие:

                                                                                   (5)

где D_б – диаметр барабана подъемной лебедки, м. ;

       i – передаточное число зубчатых передач лебедки (таблица 2 и 4);

       d_к – диаметр каната;

       η_об – общий КПД лебедки.

                                                                                                   (6)

где η₁ – КПД зубчатых передач (принимается равным 0,97 для каждой пары,у подъмного редуктора ЭКГ-10 три пары зубчатых передач);

      η₂ – КПД блоков ();

       η₃ – КПД барабана ().

4. Определение максимального напорного усилия

Максимальное напорное усилие определяется исходя из стопорного момента двигателей напора.

Стопорный момент можно определить как:

                                                                                        (8)

Максимальное напорное усилие:

                                                                                   (9)

где d_д – диаметр начальной окружности кремальерной шестерни при реечном

              напоре, или диаметр барабана напорной лебедки при канатном

              напоре, м;

       η_об – КПД рабочего оборудования.

                                                                                           (10)

где η₁ – КПД зубчатых передач (принимается равным 0,97 для каждой пары, у напорного редуктора ЭКГ-10 четыре пары зубчатых передач);

            η₂, η₃ – КПД блоков и барабана () для канатного напора.

                                                                                        (11)

5. Определение возможных усилий копания и напора при различных положениях ковша (при S_п=S_п.max)

Положение I. Начало копания. Ковш пустой. Зуб ковша на вертикали, проходящей через ось напора.

Полагая , получим величину реакции грунта, равную возможному усилию копания в данном положении:

                                                                    (12)

где Р₀₁ – горизонтальная составляющая реакции грунта, кН;

      Р₀₂ – вертикальная составляющая реакции грунта, кН;

      G_к – вес ковша с подвеской, кН;

      G_р – вес рукояти, кН;

      , ,  и  – плечи сил относительно оси напорного вала, которые

                                    определяются графически, м.

Вес порожнего ковша в кН может быть определен по эмпирической формуле, для легких пород (I,II и III группы):

                                                                                (13)            

Вес подвески определяется как:

                                                                      (14)

                                                                                    (15)

Вес рукояти у карьерных экскаваторов для однобалочной рукояти:

                                                              (16)

 

Усилие напора  и реакция седлового подшипника N^I определяются графически из многоугольника сил, построенного для положения I.

Положение II. Рукоять наклонена под углом 45⁰ к горизонту. Ковш заполнен наполовину. Рукоять на наибольшем вылете. Полагая  и  получим:

                                                               (17)

Вес породы:

                                                                                           (18)

Усилие напора  и реакция седлового подшипника N^II определяются графически из многоугольника сил, построенного для положения II.

Положение III. Ковш с грунтом на наибольшем вылете. Ковш заполнен полностью. Приняв , из уравнения моментов сил имеем:

                                                       (19)

 

Усилие напора  и реакция седлового подшипника N^III определяются графически из многоугольника сил, построенного для положения III.

Положение IV. Рукоять на полном вылете. Груженый ковш поднят на наибольшую высоту.

Возможное усилие резания в этом случае:

                                                       (20)

Так как практически в IV положении копание прекращается (), то необходимо определить усилие подъема, достаточное для удержания ковша с грунтом в этом положении:

                                 

                                     (21)

Усилие пассивного напора  и реакция седлового подшипника определяются из многоугольника сил для IV положения.

Положение V. Подъемный канат вертикален. Ковш загружен полностью. Зубья ковша на уровне напорного вала. В этом случаи  и .

Возможное усилие копания:

                                                             (22)

 

Реакция седлового подшипника:

                                               (23)