Общий расчёт одноковшового экскаватора ЭО-4121

Максимальное тяговое  усилие на грунтах с оптимальной  влажностью, разви

 

ваемое гусеничным движителем при  :

, где

 – коэффициент сцепления  движителя с грунтом (см. табл. 1, уплотненный грунт).

В результате тягового расчета определяется движущая сила и суммарное сопротивление, обусловленное взаимодействием движителя и рабочего оборудования с грунтом.

Движущая сила ;

Уравнение силового баланса:

;

Сопротивление при движении по прямолинейной  траектории ( ):

;

Сопротивление при движении на повороте ( ):

;

Сопротивление при движении на подъем по прямой ( ):

.

Таблица 1. Коэффициенты сопротивления движению и сцепления.

Опорная поверхность	Гусеничный движитель
Цементобетон	0,06	0,5–0,6
Сухой асфальтобетон	–	–
Грунтовая дорога:
сухая	0,06–0,07	0,8–1,0
влажная	0,12–0,15	0,5–0,6
Грунт:
рыхлый свежеотсыпанный слежавшийся	0,07–1	0,6–0,7
уплотненный	0,08	0,8–1,0
Песок:
влажный	0,05–0,1	0,6–0,7
сухой	0,15–0,2	0,4–0,5
Снег:
рыхлый	0,1–0,15	0,3–0,5
укатанный	0,04–0,06	0,4–0,6

3.2.1. Расчет передаточного отношения трансмиссии.

Рис. 3.2.1. Кинематическая схема механизма передвижения экскаватора.

На рис. 3.2.1. позициями обозначены следующие элементы схемы:

1 – дизельный двигатель  А–0 IM;

2 – муфта сцепления;

3 – аксиально-поршневой  сдвоенный насос:

;

;

Рабочий объем  ;

 – передаточное отношение встроенного редуктора (см. техническое описание и инструкцию по эксплуатации);

4 – гидромотор:

Рабочий объем  ;

 при  – номинальный крутящий момент;

5 – трехступенчатый  цилиндрический редуктор;

6 – первая ступень  редуктора;

7 – вторая ступень  редуктора;

8 – третья ступень  редуктора;

9 – ведущее колесо  экскаватора.

Передаточное отношение  трансмиссии находится по формуле

, где

 – передаточное отношение трехступенчатого цилиндрического редуктора;

 – передаточное отношение  гидропривода.

, где

 –рабочий объем гидромотора;

 – рабочий объем гидронасоса.

, где

 – передаточное отношение  первой ступени;

 – передаточное отношение  второй ступени;

 – передаточное отношение третьей ступени.

Для определения передаточного отношения ступеней воспользуемся чертежом редуктора (рис. 17 и рис. 18 из паспорта). Измерим размеры колес и шестерен по делительным диаметрам, получим (см. рис. 3.2.2):

;

;

;

;

;

.

Находим передаточные отношения.

;

Рис. 3.2.2. Размеры зубчатых колес  и шестерен трехступенчатого редуктора.

;

.

По стандартному ряду передаточных отношений (ГОСТ 2185-66) имеем:

;

;

.

Передаточное отношение  редуктора:

.

Общее передаточное отношение  трансмиссии:

.

 

3.2.2. Расчет КПД трансмиссии.

КПД трансмиссии равен

, где

 – КПД муфты. Значение  принимаем, используя знания курса  лекций по предмету «Детали  машин»;

 – КПД встроенного редуктора аксиально-поршневого насоса (значение КПД для зубчатых передач в закрытом корпусе, С.А. Чернавский «Курсовое проектирование деталей машин»);

 – КПД гидронасоса (gidravl.narod.ru/pril5.html);

 – КПД гидромотора (gidravl.narod.ru/pril5.html);

 – КПД гидросистемы (Т.М.  Башта «Машиностроительная гидравлика»);

 – КПД трехступенчатого  редуктора.

Находим КПД трансмиссии:

.

 

4. Производительность экскаватора.

 

Расчетом определяют теоретическую (конструктивную) производительность эакскаватора при непрерывной его работе при следующих расчетных условиях: режим копания – поворотом рукояти, заполнение ковша грунтом при , поворот на выгрузку и возврат в забой с угловым перемещением 90° в каждом направлении, разгрузка в отвал, все вспомогательные перемещения совмещаются с основными.

Продолжительность рабочего цикла  определяется суммой:

, где

 – продолжительность копания, с;

 – продолжительность поворота  платформы на выгрузку грунта, с;

 – продолжительность поворота  платформы обратно в забой,  с;

 – продолжительность опускания рабочего оборудования от уровня стоянки экскаватора на исходную позицию следующего рабочего цикла, с.

Определяем теоретическую производительность экскаватора:

, где

 – вместимость ковша;

 – продолжительность рабочего  цикла (справочная величина, см. технические характеристики машины).

Определяем техническую  производительность:

, где

 – число рабочих циклов  за 1 мин;

 – коэффициент наполнения ковша;

 –коэффициент разрыхления  грунта.

Коэффициенты взяты из справочной литературы (см. список литературы, п. 4).

Определяем эксплуатационную производительность:

, где

 – коэффициент использования  машины в течение смены.

 

5. Гидросистема управления  навесным оборудованием.

 

Рабочая жидкость из гидробака (рис. 3) насосом 47 (секциями А и В) подается к гидрораспределителям 9 и 35.

При нейтральном положении  золотников гидрораспределителей напорные магистрали соединены со сливом, а полости гидроцилиндров заперты. В этом случае насос 47 работает на слив.

От секции А насоса рабочая жидкость поступает в  трехсекционный гидрораспределитель 9. Золотник секции 8 управляет левым гидромотором 17 механизма передвижения, золотник секции 7 – гидромотором 17 механизма поворота платформы. Золотник 6 управляет гидроцилиндром рукояти 26 обратной лопаты.

От секции насоса В  рабочая жидкость поступает в  четырехсекционный гидрораспределитель 35. Золотник 30 управляет гидроцилиндрами 24 стрелы.

 

Золотник 32 управляет  гидроцилиндром рукояти 26 обратной лопаты.

Золотник 34 управляет  гидромотором 17 механизма передвижения правой гусеницы.

Для совмещения двух рабочих  операций – подъема с поворотом рукояти или ковша (по последовательной схеме) между рабочими секциями с золотниками 30 и 32 установлена промежуточная секция 31. При совмещении указанных операций рабочая жидкость, сливающаяся из штоковых полостей гидроцилинд-

ров стрелы 24, поступает в гидроцилиндр рукояти 26 или гидроцилиндр ковша 25.

 

Рис. 3. Схема гидравлическая принципиальная.

Если золотники гидрораспределителя 9 не включены, потоки рабочей жидкости, поступающей от обеих секций насоса 47, объединяются за обратным клапаном 5 и подаются в гидрораспределитель 35. При этом рабочие движения осуществляются с удвоенной скоростью.

Предохранительные клапаны 10 напорных секций гидрораспределителей, отрегулированные на давление 25 МПа (250 кгс·см²), предотвращают перегрузку насоса 47.

Перепускные клапаны 11, установленные на рабочих секциях с золотниками 7, 8 и 34, управляющие ходом и поворотом платформы, разгружают гидромоторы от пиковых давлений при торможении или разгоне. Клапаны механизма передвижения настроены на давление 25 МПа (250 кгс·см²), а клапаны механизма поворота – на 16 МПа (160 кгс·см²) и запломбированы.

Предохранительные клапаны 29 разгружают полости гидроцилиндров, трубопроводы и гидрораспределители от чрезмерных реактивных давлений, возникающих при копании: один клапан предохраняет штоковую полость гидроцилиндров 24 при оборудовании обратная лопата; другой – поршневую полость гидроцилиндра рукояти 26 при оборудовании обратная лопата.

Обратные клапаны 13 предназначены  для восполнения утечек рабочей  жидкости из полостей гидроцилиндров при срабатывании предохранительных клапанов 29, а также из полостей гидромоторов 17 при срабатывании перепускных клапанов 11.

Обратные клапаны 13 установлены  на трубопроводах, соединяющих рабочие  секции гидрораспределителей с соответствующими полостями гидроцилиндров и гидромоторов, и шлангами соединены со сливной линией.

Обратный клапан 5 исключает  возможность движения рабочей жидкости от секции В насоса к гидрораспределителю 9. Рабочая жидкость из гидрораспределителей поступает в сливную гидролинию. В сливной линии установлены фильтры 41 для очистки рабочей жидкости и калорифер 43 для охлаждения рабочей жидкости потоком воздуха, создаваемым вентилятором.

Клапан 42, установленный  в гидросистеме параллельно калориферу 43 перед фильтрами 41, предотвращает значительное повышение давления в сливной магистрали, возникающее от сопротивления калорифера при низкой температуре рабочей жидкости.

Для управления тормозами  механизма передвижения и механизма  поворота, а также откачки рабочей  жидкости  из гидросистемы при ремонтах и техническом обслуживании экскаватора, служит вспомогательная гидросистема, для питания которой использован шестеренчатый насос 1, установленный на двигателе.

Краны гидрораспределителей 12 служат для включения гидроразмыкателей 16 тормозов хода и поворота.

Гидроклапан 2 предназначен для предохранения насоса 1 от перегрузки.

Для механизированной заправки гидросистемы рабочей жидкостью  служит шестеренный насос 38, установленный  на двигателе.

При заправке рабочая жидкость очищается  фильтром 37.

Контроль состояния  гидросистемы и настройка предохранительной  аппаратуры осуществляются по показаниям манометров 4, 36 и 44, включаемых реле 3 и 46.

 

6. Гидроцилиндр.

 

Гидроцилиндры предназначены  для осуществления рабочих движений стрелы, рукояти, ковша. Все гидроцилиндры, за исключением гидроцилиндра открывания днища ковша прямой лопаты (или поворота грейфера), унифицированы и отличаются один от другого ходом поршня. На экскаватор можно устанавливать гидроцилиндры двух типов, имеющих разную конструкцию, но взаимозаменяемых.

Гидроцилиндр (рис. 4) представляет собой цилиндр 11 с приваренной  задней проушиной 1, в которую установлены  шарнирный подшипник 2, пружинные  кольца 3 и защитные манжеты 24. В цилиндр 11 вставлен шток 10 с поршнем 9, манжетой 7, защитными кольцами 8, уплотнительным резиновым кольцом 22, кольцом 6 с направляющей пластмассовой втулкой 5 и гайкой 4. Гайка 4 застопорена винтом 23, который в свою очередь, застопорен от отвинчивания в трех точках.

В передней части цилиндра установлена гильза 13 с уплотнительным резиновым кольцом 12. В заточку гильзы 13 установлена штоковая манжета 15 с защитным кольцом. Гильза 13 поджата гайкой 14, на внутренней поверхности которой установлен в гнезде грязесъемник 19. В гильзу 13 и гайку 14 впрессованы бронзовые направляющие втулки. Гайка 14 застопорена от отвинчивания винтом 16, под торец которого установлена пластмассовая шайба 17. В шток 10 ввернута передняя проушина 18, которая застопорена от отвинчивания штифтом 20.