Общий расчёт одноковшового экскаватора ЭО-4121

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО ИжГТУ

Кафедра СДМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине: "Машины для земляных работ"

на тему: "Общий расчёт одноковшового экскаватора ЭО-4121"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:  студент  гр. 8-50-10                                                Осокин Е.С.

Проверил:  преподаватель                                                      Васильев В.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ижевск 2011г.

Содержание:

Введение..........................................................................................................3

1. Техническая характеристика машины......................................................4

2. Рабочее оборудование................................................................................5

3. Общий расчет экскаватора.........................................................................7

3.1. Расчет усилий резания грунта  и перемещения грунта.........................7

3.2. Тяговый расчет гусеничной машины.....................................................8

4. Производительность экскаватора..............................................................15

5. Гидросистема управления навесным  оборудованием.............................16

6. Гидроцилиндр..............................................................................................19

7. Расчет гидроцилиндра................................................................................20

8. Транспортирование.....................................................................................21

9. Хранение .....................................................................................................26

10. Техническое обслуживание.....................................................................28

11. Техника безопасности..............................................................................35

11.1. Техника безопасности при  эксплуатации............................................36

11.2. Техника безопасности при работе........................................................36

11.3. Техника безопасности  при передвижении экскаватора.....................38

11.4. Техника безопасности при обслуживании и ремонте экскаватора.............................................................................................................................39

12. Список литературы....................................................................................41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Экскаватор ЭО-4121 полноповоротный, универсальный строительный экскаватор на гусеничном ходу с гидравлическим объемным приводом. Он предназначен для выполнения земляных работ на грунтах I—IV категорий и предварительно разрыхленных скальных и мерзлых грунтах с размерами кусков не более 400 мм при температуре окружающей среды от —40 до +40° С, а в тропическом исполнении до +55° С. Экскаватор применяют для разработки карьеров, рытья котлованов, траншей, каналов, погрузки грунта и сыпучих материалов. С помощью экскаватора можно рыхлить скальные породы мерзлый грунт специальным сменным органом — рыхлителем. Конструкция экскаватора предусматривает возможность использования сменного рабочего оборудования следующих видов: обратной лопаты, обратной лопаты с удлиненной рукоятью, прямой лопаты, прямой лопаты с поворотным ковшом, погрузочного оборудования, грейфера, грейфера с удлинителем, рыхлителя. В зависимости от вида выполняемой работы и характеристики разрабатываемых грунтов, экскаватор имеет ковши различных объемов 0,3—1,5 м³ .

Конструкция ходовой части экскаватора  предусматривает возможность установки уширенных звеньев, что снизит давление на грунт до 0,4 кгс/м² и улучшит условия передвижения и работы экскаватора на слабых и переувлажненных грунтах.

Технологические возможности гидравлического  экскаватора ЭО-4121 с «жесткой» подвеской рабочего оборудования значительно шире технологических возможностей экскаватора Э-652Б с «гибкой» подвеской рабочего оборудования.

В зависимости от условий  работы на экскаваторе может работать один машинист или машинист и помощник. Состав бригады определяется климатическими и топографическими условиями, организацией обслуживания и ремонта, производственными условиями. При работе экскаватор должен быть установлен на ровной площадке, предварительно подготовленной самим экскаватором или другими средствами. Уклон рабочей площадки не должен превышать .

1. Техническая характеристика машины.

 

Экскаватор без рабочего оборудования (см. рис. 1):

Рис. 1. Экскаватор без  рабочего оборудования.

 – расстояние от оси  пяты стрелы до оси вращения;

 – база гусеничного ходового  устройства;

 – длина гусеничного ходового  устройства;

 – колея гусеничного ходового устройства;

 – ширина гусеничной ленты  с нормальным звеном;

 – ширина гусеничной ленты  с уширенным звеном;

 – ширина поворотной платформы;

 – просвет под поворотной  платформой;

 – высота до оси пяты  стрелы;

 – высота до крыши кабины;

 – просвет под ходовой рамой;

 – радиус вращения хвостовой  части платформы;

Наибольшее тяговое усилие на гусеницах  ;

Наибольшая скорость передвижения ;

Угловая скорость поворотной платформы  ;

Наибольший преодолеваемый подъем ;

Давление на грунт  .

Двигатель.

Тип: четырехтактный дизель;

Модель: A–0 IM, A–0 IMC;

Число цилиндров: 6;

Эксплуатационная мощность: ;

Угловая скорость коленчатого  вала:

–номинальная ;

–минимальная .

 

Гидравлическая система.

Наибольшее давление в гидросистеме:

–привода рабочего оборудования и хода ;

–привода поворотной платформы  ;

Номинальный расход .

 

Электрооборудование.

Номинальное напряжение:

–в осветительной  сети (постоянный ток) ;

–в сети вентилятора охладителя и отопления кабины (переменный ток) .

 

2. Рабочее оборудование.

Экскаваторы ЭО-4121 с рабочим  оборудованием обратная лопата применяют  для выемки грунта, расположенного ниже уровня стоянки экскаватора. Этот вид оборудования используют в основном для отрыва траншей под канализационные, водопроводные, теплофикационные, нефтегазовые и другие трубопроводы, а также котлованов в гражданском и промышленном строительстве и каналов. При использовании рабочего оборудования обратная лопата на экскаваторе ЭО-4121   в сравнении с экскаватором Э-652Б:

 – увеличивается заполнение ковша при копании на большей глубине реализацией больших усилий копания и производительности экскаватора;

 – достигается возможность копания посредством только поворота ковша при неподвижной относительно стрелы рукояти, что позволяет выполнять работы в стеснённых условиях, в непосредственной близости от подземных коммуникаций, где обычно использовали ручной труд;

 – увеличиваются глубина и радиус копания применением удлинённой рукояти.

При модернизации экскаватора  в рабочем оборудовании обратная лопата разработаны и введены: ковш увеличенного объема (1,25 м³ ) для слабых грунтов; узкий ковш (0,3 м³ ) для специальных работ, преимущественно для траншей под кабели; моноблочная стрела и рукоять с увеличенным углом поворота, они обеспечивают без разборки транспортный габарит экскаватора 3,15 м. Уменьшен транспортный габарит экскаватора с универсальной (составной) стрелой до 3,38 м путем монтажа рабочего оборудования.

 

Технические характеристики экскаватора с рабочим оборудованием  обратная лопата(см. рис. 2):

 

Вместимость ковша геометрическая по ГОСТ для грунтов I–IV групп: ;

Наибольшее усилие на кромке ковша: ;

 – наибольший радиус копания;

 – радиус, описываемый кромкой  зуба ковша;

 – радиус выгрузки в транспорт при высоте выгрузки 3м;

 – наибольшая глубина копания;

 – наибольшая высота выгрузки;

 – длина базовой части  стрелы;

 – длина головной части  стрелы;

 – длина рукояти;

Продолжительность рабочего цикла при работе в отвал с  поворотом на на грунтах IV группы при средней глубине копания: ;

Масса с нормальным звеном гусеничной ленты: .

Рис. 2. Экскаватор с рабочим  оборудованием обратная лопата.

 

3. Общий расчет экскаватора.

3.1. Расчет усилий сопротивления  копанию

 

Определяем радиус, описываемый  при повороте ковша режущими кромками зубьев:

, где

 – объём ковша экскаватора;

.

Определяем кинематическую длину ковша:

;

.

Определяем ширину ковша:

;

.

Определяем расчётную  толщину стружки:

, где

 – угловое перемещение рукояти за одну операцию копания;

;

 – длина рукояти;

.

Определяем максимальное сопротивление копанию:

, где

 – удельное сопротивление копанию грунта IV категории, кПа;

 – поправочный коэффициент (справочная величина).

.

Определяем работу, затрачиваемую  на преодоление сопротивления копанию  грунта:

, где

 – поправочный коэффициент (справочная величина).

.

 

3.2. Тяговый расчет  гусеничной машины.

Для тягового режима уравнение  силового баланса имеет вид

 , где  (3.1)

 – движущая сила гусеничного движителя;

, где

 – крутящий момент на  выходном валу силовой установки;

 – передаточное число трансмиссии (см. п. 3.2.1);

 – КПД трансмиссии (см. п. 3.2.2);

 – радиус начальной окружности  ведущего колеса движителя.

 – сила сопротивления движению  по прямолинейной траектории,

, где

 – коэффициент сопротивления  движению (см. табл. 1, для уплотненного грунта);

 – сила тяжести машины;

 – масса машины с рабочим  оборудованием.

 – сила сопротивления грунта копанию;

 – сила сопротивления, обусловленная движением машины на уклоне (максимальный уклон ),

.

 – сила инерции при неравномерном  поступательном движении,

, где

 – коэффициент учета инерции вращающихся масс механизмов привода движителя (для гусеничных машин);

 – сила сопротивления воздуха движению машины,

, где

 – давление ветра;

 – наветренная площадь боковой части экскаватора.

Расчет давления ветра.

, где

 – плотность воздуха;

 – скорость ветра.

.

(meteorologist.ru/davlenie-vetra.html)

 – сила сопротивления при  движении на повороте,

, где

 – коэффициент сопротивления  повороту (грунт сухой дернистый суглинистый).

На транспортном режиме, когда  , из уравнения (3.1) получим

.

Действительная скорость (км/ч) движения гусеничной машины:

, где

0,377 – коэффициент  перевода единиц измерения м, мин в км, ч ( );

 – коэффициент буксования, %.

Скорость движения машины при :

.

Мощность, затрачиваемая  на буксование движителя:

.  (3.5)

 

Из формулы (3.5) следует, что при  , когда , вся мощность затрачивается на буксование. Наиболее эффективным на тяговом режиме работы машин для земляных работ с гусеничным ходовым оборудованием является движение при , так как в этом случае движитель развивает силу тяги, близкую к максимальной, а действительная скорость машины снижается незначительно.