Захоплення на базі екскаватора одноковшового (стр. 6 из 11)

По діаметру Д_р і ходу поршня S_p вибираємо гідроциліндр:

J= 125 мм; S= 1400 мм; у=1,65; S=1,845; 5_к = 3 245; N= 1,758.

При використовуванні в стрілопідйомних механізмах золотникових гідроциліндрів з П = 1,65 і насосів з діапазоном регулювання п = - 1 .... 2,5 для обмеження максимальних динамічних навантажень в циліндрі рекомендуються кути тиску: ТН = 70,6°; ТК = 74,6°.

По параметрах вибраного гідроциліндра і прийнятим значенням кутів тиску радіус коромисла:

Повний кут повороту відомої ланки (стріли):

Початковий кут відхилення відомої ланки:

Довжина нерухомої ланки:

Для перевірки обчислень по знайдених лінійних параметрах Р, L, φ_п визначимо розрахункову початкову і кінцеву величини гідроциліндра:

Якщо з точністю вироблених обчислень S_LP=S_i<S_KP=S_K, то параметри механізму визначені правильно. Вважаючи у_ц= 1,4м, знайдемо кут установки нерухомої ланки:

β= arccos[(y_c-y_ц) /L]=аrссоs[(2,15 - 1,4)/1,029]= 43,21°

Приймаємо Х_с=Х_ц=0,85 м, обчислюємо відстань від осі опорно-поворотного пристрою до осі п'яти стріли:

Х_с=Х_ц-L∙sinβ= 0,85-1,029∙sin43°21”= 0,145 м

Теоретичну довжину стріли знаходимо як відстань між головкою і її п'ятою, суміщеною з крапкою:

Рис.3.1 До розрахунку зусиль в робочому устаткуванні.

3.2 Механізм повороту затискач

Механізм повороту затискач розраховується для фіксованого нижнього положення гранично опущеної стріли. Повний кут повороту рукояти повинен складати φ= 110°…130°, приймаємо φ= 130°. Кут φ_y відхилення осі рукояті від теоретичної осі стріли при втягнутому штоку гідроциліндра вибираємо в межах: φ_у=20° ... 30°, приймаємо φ_у= 25°.

Орієнтовну довжину

радіусу коромисла визначаємо по формулі:

=(0,35…0,65)∙=0,4∙2,7=1,08 м.

Розрахунковий хід поршня:

S_p= 2∙

∙sin(φ_o/2)= 2∙1,08∙sin(130°/2)= 1,25 м

Відстань

від осі повороту рукояті до осі гідроциліндра:

= (0,7 ... 0,75)∙p= 0,7∙1,08= 0,75 м

Момент опору повороту рукояті:

М_от=G_зг(I_з+0,5R)+G_з∙0,35∙І_з=(1800+1500)∙10∙(2,7+0,5∙1,3)+1800∙10∙0,35∙2,7= 127560 Нм.

Розрахунковий діаметр поршня знаходимо при z= 1:

По діаметру Д_р і ходу S_p поршня вибираємо гідроциліндр Д= 125мм, d= 60мм, S= 1250мм, S_o= 0,435м, S_H= 1,685м, S_o= 2,935(Ψ= 1,65).

Виходячи із забезпечення рівності кутів тиску і довжин плечей зусилля для крайніх положень штока визначаємо параметри механізму приводу затискач при γ_н= γ_к= 0,5;

φ₀= 0,5∙130°= 65°;

ρ=

= 0,67м;

Довжини плечей зусиль, що розвиваються гідроциліндром в крайніх положеннях штока:

r_н= ρІsinφ_н/S_н=0,67∙2,32∙sin17,8°/1,685= 0,282 м;

r_к= ρІsin(φ_н+φ₀)/S_к=0,63∙2,32∙sin(17,8°+130°)/2,935= 0,282 м

Оскільки параметри механізму були визначені з умови r_H=r_K, розрахунок виконаний правильно.

Рушійний момент від гідроциліндра в крайніх положеннях при Номінальному тиску Р н в поршневій порожнині гідроциліндра:

Кут β відхилення осі нерухомої ланки від теоретичної осі стріли повинен бути не менше кута між осями теоретичної осі стріли і її верхньої частини. При λ= 10°:

В= 25° - φ₀ + λ= 25° - 17,8° + 10° = 17,2°,[3]

3.3 Розрахунок зусиль в робочому устаткуванні

3.3.1 Розрахунок зусиль в гідроциліндрі робочого устаткування

а) Утримання вантажу.

Для знаходження зусилля в гідроциліндрі при утриманні вантажу, необхідно визначити суму моментів відносно крапки О (мал. 3.1);

∑М₀=0, тоді;

F_гцr_гц-F_захr_зах=0,

F_гц=F_захr_зах/r_гц,

де, F_гц – зусилля в гідроциліндрі, Н; F_зах – зусилля затискач, Н;

r_гц= 0,65 м; r_зах= 0,78 м – плечі зусиль.

F_зах= Qf,

де Q = 15000Н - вантажопідйомність екскаватора;

f= 0,2 - коефіцієнт тертя;

F_зах= 15000∙0,2= 3000 Н;

F_гц= 0,78∙3000/0,65= 3600 Н.

б) Руйнування бетону.

Як і у випадку а) знаходимо суму моментів щодо точки О.

∑M₀= 0, тоді

F_гц r_гц - F_р r_р = 0,

де, F_р - зусилля необхідне для руйнування бетону, Н;

r_р= 0,78 м - плече зусилля руйнування;

r_гц= 0,65 м;

F_гц=F_рr_р/r_гц;

R_ск - розрахунковий опір сколюванню матеріалу, Мпа; [1].

F - площа перетину, руйнованого матеріалу, м;

R_ск = 2Rbt,

де Rbt = 1Мпа - розрахунковий опір розтягуванню для бетону.[2]

Площа перетину, руйнованого матеріалу:

F= πD²/4,

де D= 0,7м - діаметр перетину;

F = 3,14 (0,7)²/4= 0,385 м;

F_р= 0,385∙2∙10=770000 Н;

F_гц= 770000 0,78/0,65= 924000 Н.

Діаметр гідроциліндра:

D_ru =

,

де g= 25Мпа - тиск в гідросистемі;

D_гц=

Вибираємо гідроциліндр з кріпленням на провушині, з діаметром поршня D= 220 мм; діаметром штока d= 110 мм; діаметром провушини d_o= 80 мм.

3.3.2 Визначення зусиль в поворотному механізмі

Знайдемо крутний момент, що розвивається гідродвигуном:

М_кр.= N/ω,

де, N - потужність, Вт;

ω - кутова швидкість, рад/с;

ω= π n/30,

де, ω= 3,14∙50/30= рад/с

n - частота обертання, n = 50 об/с = 3000 об/мин.

N=P V,

де, Р - необхідне зусилля, Н;

V - лінійна швидкість, V= 0,5 м/с;

P= (G_обр + G_гр)f_cк,

де, G_обр, G_гр - відповідно вага устаткування і вага вантажу, Н;

f_ск= 0,2 - коефіцієнт ковзання.

Р= (18000+15000)∙0,2= 6600 Н;

N= 6600∙0,5= 3300 Вт;

М_кр= 3300/5,23= 631 Нм.

Рис. 3.2 До розрахунку моменту, що крутить, що розвивається гідродвигуном

3.4 Розрахунок елементів робочого устаткування на міцність

3.4.1 Розрахунок осі повороту рухомого ножа

Знайдемо діаметр осі:

σ=М_изг/W, де W=0,ld³

σ=М_изг/0,1 d³, звідси

d=

де, σ =250 Мпа - межа міцності для металу.

М_ізг= F_гцr_гц= 924000∙0,65= 600600 Н;

Приймаємо d=140 мм.

4. Об'ємний гідропривід екскаватора

4.1 Опис гідросистеми екскаватора

Привід всіх рухів на екскаваторі, за винятком приводу гідронасоса, гідравлічний.

Максимальний робочий тиск в гідросистемі р= 25±1,6 Мпа (250±16 кгс/см2).

Гідросистема включає:

- бак робочої рідини Б;

- гідронасоси НА, НШ1,НШ2 з приводом від двигуна внутрішнього згорання моделі СМД-17Н або СМД-15Н;

- контрольну і розподільну апаратуру;

- апаратуру фільтрації робочої рідини;

- систему сервокерування;

- гідросистему рулюючи, трубопроводи і приєднувальні елементи;

- систему охолоджування робочої рідини.

Бак робочої рідини, насосна установка, розподільна і клапанна апаратура, гидромотор повороту встановлені на поворотній платформі. Всі виконавчі механізми знаходяться безпосередньо коло робочих органів, що приводяться ними в рух.

Джерелом руху в гідроприводі робочих рухів екскаватора служить здвоєний аксіальний – поршневий насос 4НА. З метою економічного використовування потужності двигуна в насосах цієї моделі застосований спеціальний механізм – регулятор потужності, автоматично змінюючий кут нахилу поворотних корпусів.

Область рухів, в якій працює регулятор потужності 12 ... 25Мпа (120 ... 250 кгс/см2). При тиску 12Мпа (120 кгс/см2) подач кожного насоса складає Q = 120 дм/мин. У міру зростання руху вона знижується, доходячи при русі 25 ± 1,6Мпа (250 ± 16 кгс/см2) до Q = 60 дм/мин.

На кожній нагнітальній лінії насоса встановлені запобіжні клапани КП1 і КП2 для захисту системи і насосів від перевантажень. У корпусах клапанів є отвору для установки контрольних манометрів.

Розподіл робочої рідини здійснюють три гидророзподілювача Р 1, Р2, Р3.

У кожному гидророзподілювачі знаходиться три золотники.

Управління золотниками пружинно-гідравлічне здійснюється від гідронасоса НШ2. Від цього ж насоса за допомогою блоку управління БVl включаються гідроциліндри редукторів задніх коліс Ц8, Ц9. Запобіжний клапан ЗН2 служить для підтримки тиску в магістралі сервокерування.