Проектирование рабочего оборудования одноковшового экскаватора

Определим максимальное реактивное усилие в цилиндре рукояти РЦР, кН:

РЦРмакс = pМАКС · FЦР = 320 · 153.9 =492.5 кН,

где рМАКС - максимальное давление в цилиндре рукояти, кН;

В этом случае при копании поворотом ковша на его режущей кромке развивается усилие (рис. 12, 13) в положении 6Р:

ΣМВ = 0

Р1-6 · (ρ) – РЦР · (rЦР6) + GК.ГР · (r К.ГР) + GР · (r Р6) = 0

Р1-6

= 1 / ρ · (РЦР · (rЦР6) - GК.ГР · (r К.ГР) - GР · (r Р6)) =

= 1/3.7 · (-11 ·2.97 - 7.65 · 0.83 + 492.5 · 0.39) =41.4 кН,

в положении 3Р:

ΣМВ = 0

Р1-3 · (ρ) - РЦР · (rЦР1) - GК.ГР · (r К.ГР) - GР · (r Р1) = 0

Р1-3 = =

= 1/3.7 · (-11 ·1.62 - 7.65 · 0.45 + 492.5 · 0.54) =66.1 кН,

в положении 1Р:

ΣМВ = 0

Р1-1 · (ρ) - РЦР · (rЦР1) - GК.ГР · (r К.ГР) - GР · (r Р1) = 0

Р1-1 = =

= 1/3.7 · (11 ·0.26 + 7.65 · 0.45 + 492.5 · 0.36) =48.8 кН,

где ρ - плечо силы Р1 действующей относительно точки В, м.

Определим нормальную составляющую для положений 6Р, 3Р и 1Р:

P2-6 ≈ 0,2P 1-6 = 0.2 · 41.4 = 8.28 кН

P2-3 ≈ 0,2P 1-3 = 0.2 · 66.1 = 13.22 кН

P2-1 ≈ 0,2P 1-1 = 0.2 · 48.8 = 9.76 кН

Усилие на режущей кромке ковша для положений 6Р, 3Р и 1Р:

РК6мах = = 42.22 кН

РК3мах = = 67.41 кН

РК1мах = = 49.76 кН

Из расчетов мы видим, что усилие на режущей кромке ковша для положения 3Р, равно РК1мах = 67.41 кН, это усилие на режущей кромке ковша будет являться максимальным, так как в этом положении будет максимальное плечо гидроцилиндра рукояти относительно шарнира В.

При копании без поворота ковша. Стрела максимально опущена вниз, копают без поворота ковша при движении рукояти снизу вверх, участок 1Р на траектории является наиболее нагруженным для гидроцилиндра стрелы, так как в этом положении плечо гидроцилиндра стрелы будем минимальным. Расчетные положения рабочего оборудования для этого случая показаны на рис. 13.

Из суммы моментов, действующих относительно точки В (шарнира рукоять—стрела), и по усилию в гидроцилиндре рукояти находят усилия на режущей кромке ковша. При этом считаем, что максимальный отпор грунта будет равен:

Р1-1 · (ρ) - РЦР · (rЦР1)+ GК.ГР · (r К.ГР) + GР · (r Р1) = 0

Р1-1 = 1/(3.7) · (492.5 · (0.36) - 11 · (0.26) - 7.65 · (0.07)) = 47 кН,

где P1-1 - касательное усилие, действующее на кромке ковша при копании рукоятью; р - радиус приложения усилия на кромке ковша при копании рукоятью, м; РЦР=492.5 кН - усилие, действующее в гидроцилиндре рукояти; rЦР- плечо приложения усилия в гидроцилиндре рукояти, м; GР и GК.ГР - вес рукояти с гидроцилиндром ковша и ковша с грунтом; rР и rК.ГР - плечи сил тяжести рукояти и ковша с грунтом, м.

По найденному усилию P1-1, действующему на зубья ковша (режущую кромку ковша), и сумме моментов относительно точки А (пяты стрелы) определяют реактивное усилие в гидроцилиндрах стрелы по формуле:

РЦС =

Реактивное усилие в цилиндрах стрелы PЦС для положений 1Р определим по формуле:

PЦС1= (1 / 0.54) · (47 · 8.04 + 14.35 · ∙2.1 + 7.65 · 3.48 + 11 · 3.66 – -9.76· 3.03) = 824.6 кН,

По результатам расчета активных и реактивных усилий для рассматриваемых положений находим наиболее неблагоприятное расчетное положение. Этому положению соответствует крайнее нижнее положение стрелы 1Р. При копании поворотом ковша. Определим усилие для положений 6Р, 3Р и 1Р, действующее в тяге ковша (относительно шарнира крепления ковша и рукояти) Т, кН:

Т6 = = (1 / 0.234) · (49.76 · 1.2 + 11 · 0.049) =257.5 кН,

где r1 = 0.049 м - плечо силы тяжести ковша с грунтом относительно точки C1; rРк = 1.2 м – плечо силы РК.

Т3= = (1 / 0.34) · (49.76 · 1.2 - 11 · 0.565) =157.3 кН,

где r1 = 0.565 м - плечо силы тяжести ковша с грунтом относительно точки C1;

Т1 = = (1 / 0.268) · (49.76 · 1.2 - 11 · 0.24) =212.9 кН,

где r1 = 0.24 м - плечо силы тяжести ковша с грунтом относительно точки C1;

Определим усилие в цилиндре ковша для положений 6Р, 3Р и 1Р:

PЦК6 = TrТ2/r2 = 257.5 · 0.435 / 0.24 = 466.7 кН,

где r2 = 0.24 м - плечо силы РЦК относительно точки D; rТ2 = 0.435 м - плечо усилия в тяге Т относительно точки D.

PЦК3 = TrТ2/r2 = 157.3 · 0.43 / 0.38 = 177.9 кН,

где r2 = 0.38 м - плечо силы РЦК относительно точки D; rТ2 = 0.43 м - плечо усилия в тяге Т относительно точки D.

PЦК1 = TrТ2/r2 = 212.9 · 0.3 / 0.22 = 290.3 кН,

где r2 = 0.22 м - плечо силы РЦК относительно точки D; rТ2 = 0.3 м - плечо усилия в тяге Т относительно точки D.

2.6 Расчет на прочность гидроцилиндров

Расчет гильзы выполняется на три вида напряжений, возникающих от давления жидкости.

Определим касательное напряжение, действующее в окружном направлении, мПа:

Для гидроцилиндра стрелы:

σt = 1,1[p](D+δ)/2δ = 1.1 · 32 · (0.14 + 0.021) / 2· 0.021 = 134.93 мПа,

где 1,1[p] – наибольшее (пиковое) давление; [p] = 32 мПа - давление настройки предохранительного клапана; D = 0.14 м – диаметр гидроцилиндра стрелы; δ = 0.015 м - толщина стенки, определяется по таб.5 .

Для гидроцилиндра рукояти:

σt = 1,1[p](D+δ)/2δ = 1.1 · 32 · (0.14 + 0.021) / 2· 0.021 = 134.93 мПа,

где 1,1[p] – наибольшее (пиковое) давление; [p] = 32 мПа - давление настройки предохранительного клапана; D = 0.14 м – диаметр гидроцилиндра рукояти;

δ = 0.021 м – толщина стенки, определяется по таб.5 .

σt = 1,1[p](D+δ)/2δ = 1.1 · 32 · (0.14 + 0.021) / 2· 0.021 = 134.93 мПа,

где 1,1[p] – наибольшее (пиковое) давление; [p] = 32 мПа - давление настройки предохранительного клапана; D = 0.14 м – диаметр гидроцилиндра рукояти;

δ = 0.021 м – толщина стенки, определяется по таб.5 .

Таблица 5.

Определим напряжение в осевом направлении, мПа:

Для гидроцилиндра стрелы:

σ0= 1,1[p]D2 / 4(D+δ)δ = 1.1 · 32 · 0.142 / 4 · (0.14 + 0.021) · 0.021 =51МПа

Для гидроцилиндра рукояти:

σ0= 1,1[p]D2 / 4(D+δ)δ = 1.1 · 32 · 0.142 / 4 · (0.14 + 0.021) · 0.021 =51МПа

 Скачать реферат